NO842453L

NO842453L - PROCEDURE AND DEVICE FOR DETECTION OF PERFORTS CANNON DETECTION

Info

Publication number: NO842453L
Application number: NO842453A
Authority: NO
Inventors: Edward Arthur Colle Jr; Donald Norton Yates Jr; Richard Gary High
Original assignee: Vann Inc Geo
Priority date: 1983-06-20
Filing date: 1984-06-19
Publication date: 1984-12-21
Also published as: AU2957984A; EP0129350A3; EP0129350A2

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt området brønn-klar-gjøring og formasjonsundersøkelser, og mer spesielt teknikken med perforering av en geologisk formasjon for det formål å produ-sere hydrokarbon-væsker fra denne. Mer spesielt omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte og et apparat for å bestemme at en ladning i en perforeringskanon har detonert, slik at man er sikret at perforeringskanonen har operert som den skulle. The present invention generally relates to the area of well preparation and formation investigations, and more particularly to the technique of perforating a geological formation for the purpose of producing hydrocarbon liquids from it. More particularly, the invention includes a method and an apparatus for determining that a charge in a perforating cannon has detonated, so that it is ensured that the perforating cannon has operated as it should.

Det finnes en rekke fremgangsmåter og apparater for klar-gjøring av olje- og/eller gassbrønner. En vanlig metode omfatter bruken av en perforeringskanon eller kanoner som henger i borehullet ved hjelp av en vaier. Vaierkanonen omfatter typisk elektriske apparater for å avfyre kanonen, og slike apparater omfatter styringsinnretninger på overflaten, forbundet gjennom en elektrisk kabel til en avfyringsanordning på perforeringskanonen. En vaierkanon, når den avfyrt, kan relativt lett bringes opp ved å vinde vaieren ut av borehullet. I tilfelle av en kanon som ikke skal benyttes om igjen, vil kanonen ødelegge seg selv ved avfyring, og gjøre opphenting unødvendig. There are a number of methods and devices for preparing oil and/or gas wells. A common method involves the use of a perforating gun or guns suspended in the borehole by means of a cable. The wire gun typically includes electrical devices for firing the gun, and such devices include control devices on the surface, connected through an electrical cable to a firing device on the perforating gun. A wire gun, once fired, can be relatively easily brought up by winding the wire out of the borehole. In the case of a cannon that is not to be used again, the cannon will self-destruct upon firing, making retrieval unnecessary.

En annen klargjørings-fremgangsmåte nå vel kjent i faget, omfatter bruken av en perforeringskanon eller kanoner som henger ved den nedre ende av en rørstreng. US-patent nr. 3.706.344 viser fremgangsmåten med å henge en perforeringskanon på en rørstreng i et foret borehull, nedsetting av en pakning for å lukke og tette den nedre ende av borehullet mellom produksjonsrøret og forings-røret ovenfor hydrokarbonformasjonen som skal produseres, aktive-ring av perforeringskanonen, og produksjon av brønnen gjennom rørstrengen etter perforeringen. Perforeringskanonen kan avfyres, for eksempel ved å slippe en stang ned gjennom rørstrengen for å slå an mot en tennsats på den øvre ende av preforeringskanonen. Avhengig av klargjøringens natur, kan det være ønskelig å kaskade-kople et flertall av kanoner for å oppnå flere perforeringer og/eller kompletteringer. Another preparation method now well known in the art involves the use of a perforating gun or guns hanging from the lower end of a pipe string. US Patent No. 3,706,344 shows the method of hanging a perforating gun on a string of tubing in a cased borehole, lowering a packing to close and seal the lower end of the borehole between the production pipe and the casing above the hydrocarbon formation to be produced, active -ring of the perforating gun, and production of the well through the pipe string after the perforation. The perforating gun can be fired, for example, by dropping a rod down through the pipe string to strike a fuse on the upper end of the pre-perforating gun. Depending on the nature of the preparation, it may be desirable to cascade a plurality of guns to achieve multiple perforations and/or completions.

Perforeringskanoner blir også brukt i forbindelse med forma-sjonsundersøkelser, hvor hydrokarbon-formasjonen blir først perforert, og siden produsert gjennom testapparater for å oppnå de nødvendige data for å evaluere formasjonens potensiale. Slike data blir også tolket for å bestemme andre aktuelle informasjoner, såsom hvilken teknikk bør brukes for å komplettere brønnen. Perforation guns are also used in connection with formation surveys, where the hydrocarbon formation is first perforated, and then produced through test devices to obtain the necessary data to evaluate the formation's potential. Such data is also interpreted to determine other relevant information, such as which technique should be used to complete the well.

En typisk perforeringskanon som kan brukes i den fremgangs måten som er beskrevet ovenfor omfatter et generelt sylindrisk hus, med et flertall av utadrettede, radielt orienterte ladninger spredd rundt omkretsen. Den typiske kanon kan ha så få som én ladning pr. fot eller så mange som femten ladninger pr. fot. Ladningene kan avfyre et prosjektil som perforerer sement-foringen og som trenger en kort distanse inn i den geologiske formasjonen, eller de kan omfatte formede ladninger, hvis detonasjon produserer en stråle-lignende, høytrykksstrøm av varme gasser og små metallpartikler som trenger gjennom foringen og som former tunneller inne i formasjonen. Ladningene er typisk forbundet i serie langs en lengde av detonerende lunte. Hvor et slag-avfyringshode blir brukt, kan avfyringshodet omfatte en tennstift som avfyrer en slagtenner, som så antenner den detonerende lunten. Når lunten detonerer, blir de individuelle ladninger detonert, og foringen og formasjonen blir perforert. A typical perforating gun that can be used in the method described above comprises a generally cylindrical housing, with a plurality of outwardly directed, radially oriented charges scattered around the circumference. The typical cannon may have as few as one charge per ft. or as many as fifteen charges per foot. The charges may fire a projectile that perforates the cement liner and penetrates a short distance into the geological formation, or they may comprise shaped charges, the detonation of which produces a jet-like, high-pressure stream of hot gases and small metal particles that penetrate the liner and which forms tunnels inside the formation. The charges are typically connected in series along a length of detonating fuse. Where a percussion firing head is used, the firing head may comprise a fuze that fires a percussion igniter, which then ignites the detonating fuse. When the fuse detonates, the individual charges are detonated and the liner and formation are perforated.

Heldig avfyring av alle ladningene inne i en perforeringskanon krever at den detonerende lunte som forbinder alle ladningene må brenne med en hastighet på 5000 til 7000 meter pr. sek. Slik høyhastighets brenning blir kalt "detonering", og er nød-vendig for å utvikle tilstrekkelig trykk til å overføre detone-ringen til de individuelle ladninger. Enkelte ganger vil lunten bare brenne med en hastighet på 1000 til 2000 meter pr. sek. En slik lunte vil ikke utvikle nok trykk til å detonere alle ladningene, og derfor vil perforeringskanonen feile. I alminnelighet, når en slik forbrenning er begynt, vil en lunte ikke igjen detonere, og derfor vil alle de følgende ladningene feile. Successful firing of all the charges inside a perforating gun requires that the detonating fuse connecting all the charges must burn at a rate of 5,000 to 7,000 meters per second. Sec. Such high speed burning is called "detonation", and is necessary to develop sufficient pressure to transfer the detonation to the individual charges. Sometimes the fuse will only burn at a speed of 1000 to 2000 meters per second. Sec. Such a fuse will not develop enough pressure to detonate all the charges and therefore the perforating gun will fail. Generally, once such combustion has begun, a fuse will not detonate again, and therefore all subsequent charges will fail.

At alle ladningene i en perforeringskanon slår feil kan enkelte ganger oppdages bare ved å lytte, da det ikke er noen eksplosjon. Når bare en del av ladningene slår feil, er det imidlertid vanskelig eller umulig for det menneskelige øret å høre feilen. Fordi en detonerende lunte brenner med en meget stor hastighet, vil antenning av de individuelle, seriekoplete ladninger langs lunten blir hørt av det menneskelige øret som en enkelt eksplosjon. Feil ved én eller flere ladninger kan således være uhørbart for det menneskelige øret. That all the charges in a perforating gun misfire can sometimes be detected just by listening, as there is no explosion. However, when only a portion of the charges fail, it is difficult or impossible for the human ear to hear the failure. Because a detonating fuse burns at a very high rate, the ignition of the individual, series-connected charges along the fuse will be heard by the human ear as a single explosion. Errors in one or more charges can thus be inaudible to the human ear.

I enkelte tilfeller kan også den egentlige avfyring av perforeringskanonen bli skjult av eller forvekslet med andre lyder i sammenheng med avfyringssekvensen. Når en anslagstype av avfyringshodet blir brukt, kan for eksempel stangen som slippes ned gjennom rørstrengen generere lyder som ikke er ulik detonerende ladninger når det slår mot forskjellige gjenstander på veien ned i rørstrengen. I operasjoner til sjøs kan også svaiing av boreriggen generere lyder som enkelte ganger skjuler lyden av detonerende ladninger. In some cases, the actual firing of the perforating cannon can also be hidden by or confused with other sounds in connection with the firing sequence. When an impact type of firing head is used, for example, the rod dropped down the pipe string can generate sounds not unlike detonating charges as it strikes various objects on its way down the pipe string. In operations at sea, the swaying of the drilling rig can also generate sounds that sometimes hide the sound of detonating charges.

Følgelig er det blitt standard praksis i de tilfeller hvor det er tvil om hvor vidt perforeringskanon er riktig avfyrt, å trekke rørstrengen opp fra borehullet og undersøke kanonen. Denne visuelle inspeksjonsprosedyren har flere ulemper. For det første medfører det en god del tid og kostnader å trekke rør-strengen opp. I dypere borehull kan det ta så meget som en dag å fjerne perforeringskanonen for undersøkelse. Consequently, it has become standard practice in cases where there is doubt as to how far the perforating cannon has been fired correctly, to pull the pipe string up from the borehole and examine the cannon. This visual inspection procedure has several disadvantages. Firstly, pulling the pipe string up entails a good deal of time and costs. In deeper boreholes, it may take as much as a day to remove the perforating gun for examination.

For det annet må flytting av en mulig armert perforeringskanon foregå med den største forsiktighet, noe som forlenger den tiden det tar å fjerne kanonen fra borehullet. Den visuelle inspeksjonsprosedyre utsetter rigg-arbeiderne for den risiko at en ueksplodert ladning kan detoneres ved uhell i deres nærhet, Second, moving a possible armored perforating gun must be done with the utmost care, which increases the time it takes to remove the gun from the borehole. The visual inspection procedure exposes the rig workers to the risk that an unexploded charge could be accidentally detonated in their vicinity,

og forårsake personskader. Utilsiktede eksplosjoner under fjer-ning av kanonen kan også skade helheten av borehullet ved et eller annet punkt ovenfor produksjonssonen. and cause personal injury. Accidental explosions during removal of the cannon can also damage the entirety of the borehole at some point above the production zone.

Endelig vil det, i det minste i noen tilfeller, bli funnet at kanonen var korrekt avfyrt. I et slikt tilfelle har man brukt betydelig tid og kostnader til tross for det faktum at alle ladninger i kanonen var avfyrt etter planen. Det er klart at den visuelle inspeksjonsprosedyre for å verifisere korrekt operasjon av en perforeringskanon omfatter mange mangler. Finally, at least in some cases, it will be found that the cannon was correctly fired. In such a case, considerable time and expense have been spent despite the fact that all charges in the cannon were fired as planned. It is clear that the visual inspection procedure for verifying the correct operation of a perforating gun includes many deficiencies.

Tidligere kjent teknikk for å detektere avfyring av perforeringskanoner omfatter generelt elektroniske apparater nede i borehullet, og er derfor uønsket i denne anvendelse. Tidligere kjent teknikk omfatter: (1) en treghets-switch anbragt inne i perforeringskanonen og innrettet til å avbryte den elektriske kanon-avfyringskrets som følge av kanonens rekyl når den avfyres;; Previously known techniques for detecting the firing of perforating guns generally include electronic devices down the borehole, and are therefore undesirable in this application. The prior art includes: (1) an inertial switch located inside the perforating gun and arranged to interrupt the electric gun firing circuit as a result of the recoil of the gun when it is fired;

(2) et aksellerometer anbragt inne i perforeringskanonen og innrettet til å generere et elektrisk signal som følge av rekyl-bevegelsen av perforeringskanonen (se US-patent nr. 4.208.966); og (3) en mikrofon (geofon) nede i borehullet, innrettet til å lede lyden av perforeringskanonen til en høyttaler på overflaten. Selv om denne listen ikke er uttømmende, tror man at den i det minste er representativ for den type deteksjonsteknikk som er (2) an accelerometer located inside the perforating gun and arranged to generate an electrical signal as a result of the recoil movement of the perforating gun (see US Patent No. 4,208,966); and (3) a microphone (geophone) downhole, arranged to conduct the sound of the perforating gun to a speaker on the surface. Although this list is not exhaustive, it is believed to be at least representative of the type of detection techniques that are

kjent fra før. known from before.

Den tidligere kjente teknikk er ikke alminnelig for perforeringskanoner som funksjonerer uten hjelp av elektriske apparater for avfyring og deteksjon av avfyring. Slike ikke-elektriske kanoner, omfattende den anslags-type av kanon som tidligere beskrevet, er konstruert for å operere uavhengig av elektriske apparater for å unngå den kompleksitet og kostnad som ligger i slike apparater. Bruk av mer overflate-elektronikk for over-våking av de elektrisk avfyrte perforeringskanoner øker også risikoen for at en perforeringskanon vil blir uforvarende avfyrt ved utilsiktede elektriske signaler. I tillegg er det visse anvendelser hvor temperaturforholdene er for uvennlige for bruk av elektronikk nede i hullet. Det er derfor åpenbart at tidligere kjent teknikk ikke gir tilstrekkelige midler for å detektere komplett avfyring av en ikke-elektrisk perforeringskanon. The prior art is not common for perforating guns that function without the aid of electrical devices for firing and detection of firing. Such non-electric guns, including the impact type of gun previously described, are designed to operate independently of electrical devices to avoid the complexity and expense inherent in such devices. The use of more surface electronics for monitoring the electrically fired perforating guns also increases the risk that a perforating gun will be inadvertently fired by accidental electrical signals. In addition, there are certain applications where the temperature conditions are too unfriendly for the use of downhole electronics. It is therefore obvious that the prior art does not provide sufficient means to detect complete firing of a non-electric perforating gun.

Følgelig er det her anordnet en fremgangsmåte og et apparat for å bestemme hvorvidt en perforeringskanon er komplett avfyrt, omfattende en innretning festet til perforeringskanonen for å generere et distinktivt signal, en sensor-innretning for å detektere signalet, og en registreringsinnretning for å indikere for en operatør hvorvidt kanonen er komplett avfyrt. Accordingly, there is provided herein a method and apparatus for determining whether a perforating gun has been fully fired, comprising a means attached to the perforating gun for generating a distinctive signal, a sensor means for detecting the signal, and a recording means for indicating a operator whether the cannon is fully fired.

Det distinktive signal omfatter en tidsforsinkelse av forutbestemt varighet, fulgt av antennelse av en ladning. Kombina-sjonen blirdetektert ved sensor-innretningen, som en unik signatur. Det distinktive signalet blir generert ved en tidsforsinkelsesinnretning, som omfatter en forsterkerenhet, en forsinkel-sessøyle, en innretning for å antenne forsinkelsessøylen, og en drivladning for å generere signalet. The distinctive signal comprises a time delay of predetermined duration, followed by the ignition of a charge. The combination is detected by the sensor device, as a unique signature. The distinctive signal is generated by a time delay device, which comprises an amplifier unit, a delay column, a device for igniting the delay column, and a driving charge for generating the signal.

Forsterkerenheten kopler en tenningskjede fra perforeringskanonen til en tenningskjede inne i tidsforsinkelsesinnretningen. Forsinkelsessøylens tenningsinnretning omfatter en perkusjons-tennladning over hvilken er anbragt en tennstift, slik at tennstiften blir tvunget mot tennladningen som så blir antent hvis, og bare hvis, tenningskjeden inne i perforeringskanonen er i ferd med å detonere når den når forsterkerenheten. The amplifier unit couples a firing chain from the perforating gun to a firing chain inside the time delay device. The delay column's ignition device comprises a percussive detonator charge over which a detonator pin is placed, so that the detonator pin is forced against the detonator charge which is then ignited if, and only if, the detonator chain inside the perforating gun is about to detonate when it reaches the booster unit.

Tennladningen antenner en overføringsladning, som antenner forsinkelses-søylen. Fordi forsinkelses-søylen brenner med kjent hastighet, kan en forsinkelse av forutbestemt varighet bli inkludert i tidsforsinkelsesinnretningen. Utgangsenden av forsinkelses-søylen tenner en annen overføringsladning, som i sin tur antenner drivladningen. The ignition charge ignites a transfer charge, which ignites the delay column. Because the delay column fires at a known rate, a delay of predetermined duration can be included in the time delay device. The output end of the delay column ignites another transfer charge, which in turn ignites the driving charge.

Drivladningen kan omfatte en blanding av tetrametyl-ammonium-perklorat og kalium-perklorat, som er en fastreagerende, gass-genererende kombinasjon. Gassen som genereres ved antennelse av drivladningen genererer et trykk i en uthulning, og avfyrer en utblåsningsplugg fra et hus og inn i en oppfangerenhet, og genererer dermed et unikt signal og en karakteristisk signatur for komplett avfyring av en perforeringskanon. The propellant may comprise a mixture of tetramethylammonium perchlorate and potassium perchlorate, which is a fast-reacting, gas-generating combination. The gas generated by the ignition of the propellant charge generates a pressure in a cavity, and fires an ejection plug from a housing into an interceptor, thereby generating a unique signal and a characteristic signature for the complete firing of a perforating gun.

Sensorinnretningen omfatter minst én transducer og en fikstur støpt i silikongummi. Fiksturen er slisset, og omfatter et par magneter slik at den kan festes til det buete perimeter av en brønnhode-flens av variable dimensjoner. Transduceren blir støt-tet inne i fiksturen, i nær kontakt med brønnhode-flensen. The sensor device comprises at least one transducer and a fixture molded in silicone rubber. The fixture is slotted, and includes a pair of magnets so that it can be attached to the curved perimeter of a wellhead flange of variable dimensions. The transducer is supported inside the fixture, in close contact with the wellhead flange.

Transduceren kan være en akustisk emisjonstransducer, et aksellerometer eller en trykk-transducer. En akustisk emisjons-transducer genererer et elektrisk signal som følge av deteksjon av akustisk energi inne i borehullet. Et aksellerometer genererer et slikt signal som følge av bevegelse av transduceren, og en trykktransducer reagerer på lignende måte på en endring i trykket. Det elektriske signalet som genereres av én eller flere transducere blir oversendt via en kabel til en registreringsenhet, hvor signalet blir tolket og/eller fremvist for tolkning. I sin enkleste form kan registreringsenheten være en kassett-båndopp-tager, slik at kanon-avfyringssekvensen kan bli tatt opp og spilt tilbake for å bestemme, på grunnlag av det distinktive signal, hvorvidt perforeringskanonen ble komplett avfyrt. The transducer can be an acoustic emission transducer, an accelerometer or a pressure transducer. An acoustic emission transducer generates an electrical signal as a result of detecting acoustic energy inside the borehole. An accelerometer generates such a signal as a result of movement of the transducer, and a pressure transducer responds in a similar way to a change in pressure. The electrical signal generated by one or more transducers is transmitted via a cable to a recording unit, where the signal is interpreted and/or displayed for interpretation. In its simplest form, the recording unit can be a cassette tape recorder, so that the cannon firing sequence can be recorded and played back to determine, on the basis of the distinctive signal, whether the perforating cannon was fully fired.

Registreringsenheten omfatter fortrinnsvis et oscillograf-registreringskart for å plotte de elektriske signalene som mottas fra transducerne. Komplett kanonavfyring blir sikret fra en gjen-kjenning av signaturen som er forbundet med det distinktive signalet. Endelig kan registreringsenheten være et mikroprosessor-basert apparat som digitaliserer det elektriske signalet fra transducerne, lagrer det digitaliserte signalet, sammenligner de digitaliserte signalene med signalmønsteret som representerer komplett avfyring av perforeringskanonen, og indikerer hvorvidt det distinktive signal ble gjenkjent. The recording unit preferably comprises an oscillograph recording chart for plotting the electrical signals received from the transducers. Complete cannon firing is ensured from a recognition of the signature associated with the distinctive signal. Finally, the recording unit may be a microprocessor-based device that digitizes the electrical signal from the transducers, stores the digitized signal, compares the digitized signals with the signal pattern representing complete firing of the perforating gun, and indicates whether the distinctive signal was recognized.

Disse og andre forskjellige karakteristikker og fordeler These and other various characteristics and benefits

ved den foreliggende oppfinnelse vil være åpenbare for fagfolk of the present invention will be obvious to those skilled in the art

på området etter lesning av den følgende detaljerte beskrivelse og krav, med referanse til tegningene. in the field after reading the following detailed description and claims, with reference to the drawings.

Den foretrukne utførelse av oppfinnelsen skal nå forklares The preferred embodiment of the invention will now be explained

1 detalj, under henvisning til tegningene, hvor: 1 detail, with reference to the drawings, where:

Figur 1 viser et tverrsnitt av et borehull hvor det er anbragt en perforeringskanon på en rørstreng, og et apparat konstruert ifølge oppfinnelsens prinsipper for å detektere komplett avfyring av perforeringskanonen; Figur 2 viser et utsnitt og et tverrsnittriss av en tidsforsinkelsesinnretning konstruert ifølge oppfinnelsens prinsipper; Figur 3 viser et tverrsnitt av en del av tidsforsinkelses-innretningen på figur 3, tatt langs en linje 3-3 vist på figur 2; Figur 4 viser et utsnitt og tverrsnittsriss av en alternativ utførelse av tidsforsinkelsesinnretningen; Figur 5 viser en del av tidsforsinkelsesinnretningen på figur 4 i mer detalj; Figur 6 viser et perspektivriss av en transducerenhet for bruk i forbindelse med tidsforsinkelsesinnretningen på figurene 2 og. 4; Figur 7 viser et skjematisk diagram av et registrerings-apparat for bruk i forbindelse med tidsforsinkelsesinnretningen og transducerenheten; og Figur 8 viser en grafisk fremstilling av det elektriske utgangssignalet fra en akustisk emisjonstransducer, som viser en komplett avfyring av perforeringskanonen. Figure 1 shows a cross-section of a borehole where a perforating gun is placed on a pipe string, and an apparatus constructed according to the principles of the invention to detect complete firing of the perforating gun; Figure 2 shows a section and a cross-sectional view of a time delay device constructed according to the principles of the invention; Figure 3 shows a cross section of a part of the time delay device of Figure 3, taken along a line 3-3 shown in Figure 2; Figure 4 shows a section and cross-sectional view of an alternative embodiment of the time delay device; Figure 5 shows part of the time delay device of Figure 4 in more detail; Figure 6 shows a perspective view of a transducer unit for use in connection with the time delay device of Figures 2 and . 4; Figure 7 shows a schematic diagram of a recording apparatus for use in connection with the time delay device and the transducer unit; and Figure 8 shows a graphical representation of the electrical output signal from an acoustic emission transducer, showing a complete firing of the perforating gun.

Testing og/eller komplettering av en olje- eller gassbrønn inne i en hydrokarbon-formasjon omfatter typisk perforering av et foret borehull og den omliggende geologiske formasjon, slik at hydrokarbon-fluider kan strømme gjennom perforeringene og inn i det forete borehullet. Perforeringen blir oppnådd ved hjelp av én eller flere perforeringskanoner, som hver typisk omfatter et generelt sylindrisk hus, som langs sin indre periferi har et flertall av ladninger orientert radielt utover. Testing and/or completing an oil or gas well within a hydrocarbon formation typically involves perforating a cased borehole and the surrounding geological formation, so that hydrocarbon fluids can flow through the perforations and into the cased borehole. The perforation is achieved by means of one or more perforating guns, each typically comprising a generally cylindrical housing, which along its inner periphery has a plurality of charges oriented radially outward.

En typisk komplettering omfatter bruk av et flertall perforeringskanoner, forbundet lineært i kaskade, og koplet ved hjelp av eksplosive ladninger. Det kan være fra én til over ett hundre kanoner kaskadekoplet for en enkelt komplettering. A typical complement involves the use of a plurality of perforating guns, connected linearly in cascade, and connected by means of explosive charges. There can be from one to over one hundred guns cascaded for a single complement.

En brønn kan også ha flere kompletteringer, avhengig av naturen oc antallet av omliggende hydrokarbon-formasjoner. For å forenk-le den følgende forklaring, vil perforeringskanoner heretter bli omtalt i entall, og må forstås slik at det også omfatter anord-ninger med flere kaskadekoplete perforeringskanoner, som vanlig-vis funksjonerer som en enkelt langtidsvirkende kanon. A well can also have several completions, depending on the nature and number of surrounding hydrocarbon formations. To simplify the following explanation, perforating guns will hereafter be referred to in the singular, and must be understood to also include devices with several cascaded perforating guns, which usually function as a single long-acting gun.

Kn typisk perforeringskanon omfatter en enkelt lengde av detonerende lunte i spiral rundt den innvendige periferi av det sylindriske huset, fra den øvre til den nedre ende av huset. A typical perforating gun comprises a single length of detonating fuse spiraling around the inner periphery of the cylindrical housing, from the upper to the lower end of the housing.

Den nedre ende av den detonerende lunte strekker seg nedenfor The lower end of the detonating fuse extends below

det sylindriske huset, og ender inne i en metallkopp som er trykket fast på enden av lunten. Metallkoppen hindrer fuktighet fra å forurense det innvendige av lunten, og inneholder en tett eksplosiv ladning ("forsterkerladning") i nær kontakt med den detonerende lunten. Metallkoppen med forsterkerladningen blir kalt forsterkerenheten. the cylindrical housing, and ends inside a metal cup that is pressed onto the end of the fuse. The metal cup prevents moisture from contaminating the interior of the fuse, and contains a dense explosive charge ("booster charge") in close contact with the detonating fuse. The metal cup containing the amplifier charge is called the amplifier unit.

Forsterkerenheten gir et middel for å overføre detonasjonen fra kanon til kanon hvor et flertall av kanoner blir brukt. The booster unit provides a means of transferring the detonation from gun to gun where a plurality of guns are used.

Slike kanoner blir serieforbundet ved å feste deres respektive hus ende til ende. Både den øvre og den nedre ende av den detonerende lunte inne i hver kanon omfatter en forsterkerenhet. Forsterkerenhetene av tilstøtende kanoner blir holdt i nær kontakt med hverandre ved de sammenkoplete husene, slik at det letter overføring av detonasjoner mellom kanoner. Such guns are connected in series by attaching their respective housings end to end. Both the upper and lower ends of the detonating fuse inside each cannon include an amplifier unit. The amplifier units of adjacent guns are kept in close contact with each other by the interlocking housings, thus facilitating the transfer of detonations between guns.

Inne i det sylindriske huset er ladningene plassert rundt den innvendige periferi, i nær kontakt med den spiralformede detonerende lunte. Tettheten av ladningene inne i kanonen kan variere, for eksempel fra én til femten ladninger pr. fot. Når lunten detonerer (brenner med en hastighet av 5000-7000 meter pr. sekund), blir detonasjonen overført i serie til hver av de formede ladninger fordelt langs den detonerende lunten. At er perforeringskanon ikke avfyrer komplett blir kalt "lav-gradering". Man sier at en kanon har lav-gradert når den detonerende lunten går over fra detonering til brenning (med en hastighet av 1000-2000 meter pr. sekund). En brennende lunte utvikler ikke tilstrekkelig trykk til å overføre detonasjon til ladningene. Derfor vil ladninger som påtreffes etter at brenningen begynner ikke avfyres. Når en detonerende lunte en gang begynner å brenne, vil den van-ligvis ikke detonere igjen. Inside the cylindrical housing, the charges are located around the inner periphery, in close contact with the helical detonating fuse. The density of the charges inside the cannon can vary, for example from one to fifteen charges per foot. When the fuse detonates (burns at a rate of 5000-7000 meters per second), the detonation is transmitted in series to each of the shaped charges distributed along the detonating fuse. The fact that a perforating cannon does not fire completely is called "low-grade". A cannon is said to have low-rated when the detonating fuse goes from detonation to burning (at a speed of 1000-2000 meters per second). A burning fuse does not develop sufficient pressure to transfer detonation to the charges. Therefore, charges encountered after firing begins will not fire. Once a detonating fuse starts burning, it will usually not detonate again.

Perforeringskanonen fires ned i borehullet til et punkt nær den formasjonen fra hvilken hydrokarbon-fluider kan finnes, og kanonen blir avfyrt ved én av mange velkjente teknikker. Hver ladning vil typisk enten avfyre et prosjektil som trenger gjennom foringen og formasjonen, eller den vil generere en stråle-lignende strøm av varm gass og små metallpartikler, som trenger gjennom foringen og danner tunneller inn i formasjonen. The perforating gun is lowered down the wellbore to a point near the formation from which hydrocarbon fluids may be found, and the gun is fired by one of many well-known techniques. Each charge will typically either fire a projectile that penetrates the casing and formation, or it will generate a jet-like stream of hot gas and small metal particles, which penetrate the casing and form tunnels into the formation.

Fordi alle eller noen av ladningene i en perforeringskanon enkelte ganger unnlater å detonere, er det nødvendig å verifisere at perforeringskanonen har funksjonert korrekt. Slik verifisering blir gjort vanskeligere ved den lange avstand mellom overflaten og perforeringskanonen, og ved de innestengte forhold nede i hullet. Følgelig er det anordnet en fremgangsmåte og et apparat for å verifisere avfyringen av alle ladninger inne i en flerlad-nings perforeringskanon, uten behov for å trekke perforeringskanonen ut av borehullet for å utføre en visuell inspeksjon. Because all or some of the charges in a perforating gun sometimes fail to detonate, it is necessary to verify that the perforating gun has functioned correctly. Such verification is made more difficult by the long distance between the surface and the perforating gun, and by the confined conditions down the hole. Accordingly, there is provided a method and apparatus for verifying the firing of all charges within a multi-charge perforating gun, without the need to pull the perforating gun out of the borehole to perform a visual inspection.

Den foreliggende oppfinnelse omfatter en signalinnretning koplet til perforeringskanonen, en sensorinnretning ved overflaten av borehullet, og en registreringsinnretning koplet til trans-ducerinnretningen. Komplett avfyring av alle ladningene i perforeringskanonen blir rapportert av signalinnretningen i form av et distinktivt signal som kan bli adskilt fra støy og andre signaler som ordinært genereres i forbindelse med avfyring av en perforeringskanon. Det distinktive signal som genereres av signalinnretningen blir detektert av sensorinnretningen og overført til registreringsinnretningen, som frembringer en utløsning som viser at alle ladningene i perforeringskanonen ble detonert i henhold til planen. The present invention comprises a signal device connected to the perforating gun, a sensor device at the surface of the borehole, and a recording device connected to the transducer device. Complete firing of all the charges in the perforating cannon is reported by the signaling device in the form of a distinctive signal that can be separated from noise and other signals that are normally generated in connection with firing a perforating cannon. The distinctive signal generated by the signaling device is detected by the sensor device and transmitted to the recording device, which produces a release indicating that all the charges in the perforating gun were detonated according to plan.

Som det vil fremgå fra den følgende forklaring, er den foreliggende oppfinnelse spesielt utviklet for bruk i forbindelse med en perforeringskanon som henger på en rørstreng som blir avfyrt ved ikke-elektriske midler. Det bør imidlertid også være klart for fagfolk på området, at fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen også har visse fordeler når de anvendes med andre typer av perforeringskanoner, for eksempel en vaierkanon som ikke skal benyttes om igjen, og at den kan bli innrettet til å funksjonere med slike andre typer av perforeringskanoner av en per-son som er kyndig i denne teknikk. As will be apparent from the following explanation, the present invention has been especially developed for use in connection with a perforating gun which hangs on a string of tubes which is fired by non-electrical means. However, it should also be clear to experts in the field that the method and apparatus according to the invention also have certain advantages when used with other types of perforating guns, for example a wire gun that is not to be used again, and that it can be arranged to function with such other types of perforating guns by a person skilled in this technique.

Det henvises først til figur 1, som viser en streng forings-rør 12 som er plassert og sementert inne i et borehull 10, og opphengt konsentrisk inne i foringsrøret 12 en streng produksjons-rør 14. Produksjonsstrengen 14 omfatter en pakning 16, som tetter det ringformete område mellom produksjonsrøret 14 og forings-røret 12, slik at det danner et øvre ringrom 18 og et nedre ringrom 20, og en ventilasjonsenhet 22, som omfatter et flertall av porter for å gi fluid-forbindelse fra det nedre ringrom 20 og inn i produksjonsrøret 14. Reference is first made to figure 1, which shows a string of casing pipe 12 which is placed and cemented inside a borehole 10, and suspended concentrically inside the casing pipe 12 a string of production pipe 14. The production string 14 comprises a gasket 16, which seals it annular area between the production pipe 14 and the casing pipe 12, so that it forms an upper annulus 18 and a lower annulus 20, and a ventilation unit 22, which comprises a plurality of ports to provide fluid connection from the lower annulus 20 into the production pipe 14.

Den nedre del av produksjonsstrengen 14 understøtter en perforeringskanon 24 med et flertall av ladninger 26 fordelt rundt periferien, og orientert radielt utover. Ladningene 26 er fortrinnsvis formede ladninger, som når antent, genererer en stråle av høytrykksgass inneholdende fine metallpartikler som trenger gjennom foringsrøret 12 og en omliggende hydrokarbon-formasjon 28. Ladningene 26 er typisk serieforbundet inne i perforeringskanonen 24 langs en lengde av detonerende lunte. Perforeringskanonen 24 omfatter en anslags-type av avfyringshode (ikke vist), slik at en stang som slippes ned gjennom rørstrengen 14 fra den øvre ende av denne slår mot avfyringshodet og bringer en tennstift til å detonere en perkusjons-tenner, som i sin tur antenner den detonerende lunten. The lower part of the production string 14 supports a perforating gun 24 with a plurality of charges 26 distributed around the periphery, and oriented radially outward. The charges 26 are preferably shaped charges which, when ignited, generate a jet of high-pressure gas containing fine metal particles that penetrates the casing 12 and a surrounding hydrocarbon formation 28. The charges 26 are typically connected in series within the perforating gun 24 along a length of detonating fuse. The perforating gun 24 includes an impact type of firing head (not shown), so that a rod dropped through the tube string 14 from the upper end thereof strikes the firing head and causes a fuse to detonate a percussion igniter, which in turn ignites the detonating fuse.

Det henvises fremdeles til figur 1. Ifølge oppfinnelsens prinsipp er en tidsforsinkelsesinnretning 40 forbundet med den nedre ende av perforeringskanonen 24. Komplett avfyring av perforeringskanonen 24 forårsaker at tidsanordningen 40 genererer et distinktivt signal. En transducerenhet 44 plassert på overflaten av borehullet 10 detekterer det distinktive signal og oversender signalet via en skjermet kabel 46 til en registreringsenhet 48, hvor man blir informert om hvorvidt perforeringskanonen 24 ble avfyrt som planlagt. Reference is still made to Figure 1. According to the principle of the invention, a time delay device 40 is connected to the lower end of the perforating gun 24. Complete firing of the perforating gun 24 causes the timing device 40 to generate a distinctive signal. A transducer unit 44 placed on the surface of the borehole 10 detects the distinctive signal and transmits the signal via a shielded cable 46 to a recording unit 48, where one is informed as to whether the perforating gun 24 was fired as planned.

Det henvises nå til figur 2, som viser tidsforsinkelses-innretningen 40 i et utsnitt og et tverrsnittsriss. Tidsforsinkelsesinnretningen 40 er understøttet ved den nedre ende av perforeringskanonen, og er koplet til denne ved hjelp av en detonerende lunte 30 som strekker seg fra kanonen og inn i innretningen 40. Etter komplett avfyring av perforeringskanonen, blir detonering av den detonerende lunte overført til tidsforsinkelsesinnretningen 40, som frembringer en tidsforsinkelse av forutbestemt varighet, hvoretter det genererer et distinktivt signal som frembringer en unik signatur til å indikere at perforeringskanonen Reference is now made to Figure 2, which shows the time delay device 40 in a section and a cross-sectional view. The time delay device 40 is supported at the lower end of the perforating gun, and is connected to this by means of a detonating fuse 30 which extends from the gun into the device 40. After complete firing of the perforating gun, detonation of the detonating fuse is transferred to the time delay device 40 , which produces a time delay of predetermined duration, after which it generates a distinctive signal which produces a unique signature to indicate that the perforating gun

ble avfyrt som planlagt. was fired as planned.

Tidsforsinkelses-innretningen 40 omfatter en tandem-subb 200, en tidsforsinkelses-patron 202, en oppfangerenhet 204, og en utblåsningsplugg 206. Tandem-subben 200 omfatter et generelt sylin-derformet rustfritt stål hus med en aksiell utboring 210 av variabel diameter gjennom hele sin lengde. Den aksielle utboringen 210 i den øvre ende av tandem-subben 200 danner et gjennomløp 212 av relativt smal diameter for å motta en lengde detonerende lunte 30 og en forsterkerenhet 214. Forsterkerenheten 214 kan alternativt være bare en metallkopp som er festet på enden av den detonerende lunten 30 uten å inneholde sprengstoff. The time delay device 40 comprises a tandem sub 200, a time delay cartridge 202, a capture unit 204, and a blowout plug 206. The tandem sub 200 comprises a generally cylindrical stainless steel housing with an axial bore 210 of variable diameter throughout its length. The axial bore 210 in the upper end of the tandem sub 200 forms a passage 212 of relatively narrow diameter to receive a length of detonating fuse 30 and an intensifier unit 214. The intensifier unit 214 may alternatively be simply a metal cup attached to the end of the detonating fuse 30 without containing explosives.

Den aksielle utboringen 210 i den nedre ende av tandem-subben 200 vides ut til å danne et sylindrisk kammer 216 for å inneholde tidsforsinkelsespatronen 202 og utblåsningspluggen 206. The axial bore 210 in the lower end of the tandem sub 200 is widened to form a cylindrical chamber 216 to contain the time delay cartridge 202 and blowout plug 206.

Den nedre del av det sylindriske kammer 216 kan ha litt større diameter slik at det klart definerer en posisjon for utblåsnings-pluggen 206. De ytre dimensjoner av tidsforsinkelsespatronen 202 og utblåsningspluggen 206 er valgt slik at de gir nær tilpasning inne i det sylindriske kammeret 216. Både tidsforsinkelsespatronen 202 og utblåsningspluggen 206 omfatter øvre og nedre o-ringer 218a, b, rundt de ytre overflater, holdt på plass i tilsvarende spor rundt omkretsen. O-ringene hindrer fluidstrøm langs den indre vegg av sylinderkammeret 21.6. O-ringene kan for eksempel være av typen National C-67 o-ringer, eller for anvendelse ved høye temperaturer, av typen Viton V-23 o-ringer. The lower portion of the cylindrical chamber 216 may have a slightly larger diameter so that it clearly defines a position for the blowout plug 206. The outer dimensions of the time delay cartridge 202 and the blowout plug 206 are chosen to provide a close fit inside the cylindrical chamber 216. Both the time delay cartridge 202 and the blowout plug 206 comprise upper and lower o-rings 218a,b, around the outer surfaces, held in place in corresponding grooves around the circumference. The O-rings prevent fluid flow along the inner wall of the cylinder chamber 21.6. The o-rings can for example be of the type National C-67 o-rings, or for use at high temperatures, of the type Viton V-23 o-rings.

Det henvises fremdeles til figur 2. Den øvre, ytre overflate 224 av tandem-subben 200 er gjenget for å koples til den nedre ende av en perforeringskanon (24 på figur 1) eller til en adaptor (ikke vist) som letter forbindelsen med en perforeringskanon. På den ytre overflate av den øvre ende av tandem-subben 200, like nedenfor gjengepartiet 224, er det et par o-ringer 226 a, b, holdt på plass inne i tilsvarende spor rundt omkretsen. O-ringene 226a, b hindrer væskestrøm inn i indre deler av forsinkelses-innretningen 40, og kan være, som nevnt ovenfor, slike o-ringer som blir produsert av National eller Viton. Still referring to Figure 2, the upper outer surface 224 of the tandem sub 200 is threaded to connect to the lower end of a perforating gun (24 in Figure 1) or to an adapter (not shown) that facilitates connection with a perforating gun . On the outer surface of the upper end of the tandem sub 200, just below the threaded portion 224, there is a pair of o-rings 226 a, b, held in place within corresponding grooves around the circumference. The O-rings 226a, b prevent liquid flow into internal parts of the delay device 40, and may be, as mentioned above, such o-rings as are produced by National or Viton.

Den nedre, ytre overflate 228 av tandem-subben 200 er også gjenget for å gå sammen med tilsvarende gjenger inne i oppfanger-enheten 204. Oppfanger-enheten 204 omfatter en generelt sylindrisk, hul hoveddel med en nedre ende 230 tilstrekkelig lukket til å hindre passasje av utblåsningspluggen 206. Den nedre ende 230 av oppfanger-enheten 204 kan omfatte et flertall deler 232, hver av mindre dimensjoner enn utblåsningspluggen 206. Den øvre ende av oppfanger-enheten er åpen for å motta den nedre, gjengede overflate 228 av tandem-subben 200. The lower outer surface 228 of the tandem sub 200 is also threaded to mate with corresponding threads inside the interceptor assembly 204. The interceptor assembly 204 comprises a generally cylindrical, hollow main body with a lower end 230 sufficiently closed to prevent passage of the exhaust plug 206. The lower end 230 of the interceptor assembly 204 may include a plurality of parts 232, each of smaller dimensions than the exhaust plug 206. The upper end of the interceptor assembly is open to receive the lower threaded surface 228 of the tandem sub 200.

Utblåsningspluggen 206 blir holdt inne i tandem-subben 200 av et flertall skjærepinner 234 i karbonstål, som går gjennom utboringer inne i tandem-subben 200 og inn i et spor som går rundt omkretsen av utblåsningspluggen 206 ved denne nedre ende. Ved en forutbestemt tid etter at perforeringskanonen (24 på figyr 1) er komplett avfyrt, vil tidsforsinkelsespatronen 202 generere tilstrekkelig trykk inne i sylinderkammeret 210 til å skjære av pinnene 234 og avfyre utblåsningspluggen inn i basen av oppfanger-enheten 204, og dermed generere et signal som kan mottas av transducer-enheten (44 på figur 1). The exhaust plug 206 is held within the tandem sub 200 by a plurality of carbon steel shear pins 234, which pass through bores within the tandem sub 200 and into a groove running around the circumference of the exhaust plug 206 at this lower end. At a predetermined time after the perforating gun (24 in Figure 1) is fully fired, the time delay cartridge 202 will generate sufficient pressure within the cylinder chamber 210 to shear off the pins 234 and fire the blowout plug into the base of the interceptor assembly 204, thereby generating a signal which can be received by the transducer unit (44 in Figure 1).

Det henvises nå til figur 3, som viser et riss av tidsforsinkelses-patronen 202 med deler av denne vist i snitt ifølge linjen 3-3 vist på figur 2. Tidsforsinkelses-patronen 202 omfatter et hus 250, en lunteholder 252, en holder-hylse 254, en tennstift 256, en fenghette 258, en tenner-ambolt 260, en tidsforsinkelses-søyle 262, og en effekt-patron 263. Reference is now made to figure 3, which shows a drawing of the time delay cartridge 202 with parts thereof shown in section according to the line 3-3 shown in figure 2. The time delay cartridge 202 comprises a housing 250, a fuse holder 252, a holder sleeve 254, an igniter pin 256, a catch cap 258, an igniter anvil 260, a time delay column 262, and an effect cartridge 263.

Patron-huset 250 omfatter et generelt sylindrisk element med en aksiell utboring 266 av variabel diameter gjennom hele lengden. Den øvre ende av utboringen 266 er gjenget for å gå sammen med tilsvarende gjenger på den sylindriske ytre overflate av lunteholderen 252 og holder-hylsen 254. Forsterker-enheten 214 blir holdt i stilling inne i en aksiell utboring inne i lunteholderen 252, i endekontakt med den øvre overflate av tennstiften 256. The cartridge housing 250 comprises a generally cylindrical member with an axial bore 266 of variable diameter throughout its length. The upper end of the bore 266 is threaded to mate with corresponding threads on the cylindrical outer surface of the fuse holder 252 and holder sleeve 254. The amplifier assembly 214 is held in position within an axial bore inside the fuse holder 252, in end contact with the upper surface of the spark plug 256.

Den ytre overflate av holder-hylsen omfatter en o-ring 272, såsom en Viton V-23 o-ring, holdt på plass i en kanal rundt omkretsen. O-ringen 272 hindrer væske-forurensning av de pyrotekniske ladninger inne i tidsforsinkelses-patronen 202. The outer surface of the retainer sleeve includes an o-ring 272, such as a Viton V-23 o-ring, held in place in a channel around the circumference. The O-ring 272 prevents liquid contamination of the pyrotechnic charges inside the time delay cartridge 202.

Tennstiften 256 omfatter en generelt sylindrisk hoveddel, omfattende en øvre skive 268, en o-ring 274, og en hette.seksjon 276 ved den nedre ende. Tennstiften 256 er plassert glidende i en aksiell utboring gjennom holderhylsen 254. Den øvre skiven 268 omfatter en ringformet flens 269 understøttet på en ringformet kant 270 rundt den øvre, innvendige kant av hylsen 254, The spark plug 256 comprises a generally cylindrical body, comprising an upper disc 268, an o-ring 274, and a cap section 276 at the lower end. The ignition pin 256 is placed slidingly in an axial bore through the holder sleeve 254. The upper disc 268 comprises an annular flange 269 supported on an annular edge 270 around the upper, inner edge of the sleeve 254,

og holdt på kanten 270 av den nedre overflate av lunteholderen and held on the edge 270 of the lower surface of the fuse holder

252. Den ringformede flens 269 brekker når den blir utsatt for et trykk på o mer enn 3000 kg/cm 2 på o grunn av detonering av den tilstøtende forsterker-enhet 214. 252. The annular flange 269 breaks when subjected to a pressure of o more than 3000 kg/cm 2 due to o detonation of the adjacent amplifier unit 214.

Den ringformede flens 269 på den øvre skiven 268 tjener to formål. For det første sikrer den at tennstiften ikke vil antenne perkusjons-tennerladningen (beskrevet nedenfor) uten at den detonerende lunten i perforeringskanonen (24 på figur 1) er i ferd med å detonere når den når tidsforsinkelses-innretningen (40 på figur 1). Hvis lunten er i ferd med å detonere når den når tidsforsinkelses-innretningen, vil alle ladninger i perforeringskanonen, med sjeldne unntagelser, har detonert. Den detonerende lunten detonerer forsterker-enheten 214, slik at den øvre ende av tennstiften 256 blir utsatt for mer enn 3000 kg/cm 2, og at pinnen 256 derfor skjæres fra den ringformede flensen 269. Hvis imidlertid lunten inne i perforeringskanonen bare brenner, vil i det minste noen av de nedre ladninger i perforeringskanonen ikke ha detonert. Dessuten vil en brennende lunte ikke detonere forsterker-enheten, og det vil bli utilstrekkelig trykk til å skjære av tennstiften 256 fra den ringformede flens 269. Antennelse av perkusjons-tenneren indikerer således at alle ladningene i perforeringskanonen er komplett detonert. The annular flange 269 on the upper disc 268 serves two purposes. First, it ensures that the fuze will not ignite the percussion detonator charge (described below) without the detonating fuse in the perforating gun (24 in Figure 1) being about to detonate when it reaches the time delay device (40 in Figure 1). If the fuse is about to detonate when it reaches the time delay device, all charges in the perforating gun will, with rare exceptions, have detonated. The detonating fuse detonates the booster assembly 214 so that the upper end of the firing pin 256 is subjected to more than 3000 kg/cm 2 and the pin 256 is therefore sheared from the annular flange 269. However, if the fuse inside the perforating gun only burns, at least some of the lower charges in the perforating gun have not detonated. Also, a burning fuse will not detonate the booster assembly, and there will be insufficient pressure to shear the firing pin 256 from the annular flange 269. Ignition of the percussion igniter thus indicates that all charges in the perforating gun have been fully detonated.

Det andre formålet med den ringformede flensen 269 er å The second purpose of the annular flange 269 is to

sikre at tennstiften 256 ikke uforvarende kommer i kontakt med perkusjons-tenneren, for eksempel i tilfelle av at tidsforsinkelses-innretningen blir sluppet ned. Den betydelige kraft som kreves for å skjære tennstiften 256 fra den ringformede flens 269 beskytter mot antenning av innretningen ved et uhell. ensure that the firing pin 256 does not inadvertently come into contact with the percussion igniter, for example in the event that the time delay device is dropped. The significant force required to shear the igniter pin 256 from the annular flange 269 protects against accidental ignition of the device.

Det henvises fremdeles til figur 3. O-ringen 274 som ligger rundt tennstiften 256, og som for eksempel kan være av typen Viton V-23, blir holdt på plass i et spor som går rundt den ytre omkrets av tennstiften 256, nedenfor den øvre skiven 268. 0-ringen 274 tetter metall mot metall-forbindelsen mellom tennstiften 256 og hylsen 254. Hette-seksjonen 276 omfatter en nedadvendt, aksielt orientert utvidelse av tennstiften 256, anordnet for kontakt med en tennladning 257 ved detonasjon av forsterker-enheten 214. Reference is still made to Figure 3. The O-ring 274 which is located around the spark plug 256, and which may for example be of the Viton V-23 type, is held in place in a groove that runs around the outer circumference of the spark plug 256, below the upper disc 268. The 0-ring 274 seals the metal-to-metal connection between the igniter pin 256 and the sleeve 254. The cap section 276 comprises a downward-facing, axially oriented extension of the igniter pin 256, arranged for contact with an ignition charge 257 upon detonation of the booster unit 214.

Tennladningen 257 består av fenghetten 258, en tennings-ambolt 260, og en tennladning 278 festet mellom dem. Tennings-ambolten 260 er en generelt sylindrisk del omfattende en innretning såsom borehullene 276, for å lede en gnist fra tennladningen 278 til tidsforsinkelses-søylen 262. Den øvre overflate av ambolten 260 er dekket av en tynn metallskive 280, som er klemt i stilling rundt sin periferi mellom ambolten 260 og fenghetten 258. The ignition charge 257 consists of the catch cap 258, an ignition anvil 260, and an ignition charge 278 fixed between them. The ignition anvil 260 is a generally cylindrical portion comprising a device such as the bore holes 276, for conducting a spark from the ignition charge 278 to the time delay column 262. The upper surface of the anvil 260 is covered by a thin metal disc 280, which is clamped in position around its periphery between the anvil 260 and the catch cap 258.

Fenghetten 258 består av en generelt sylindrisk del med en aksiell utboring, åpen i den nedre enden for å danne en hylse rundt ambolten 260. Utboringen i fenghetten 258 er lukket ved den øvre ende med et tynt membran 259 slik at den danner et lite kammer i hvilket tennladningen 278 er pakket. The catch cap 258 consists of a generally cylindrical part with an axial bore, open at the lower end to form a sleeve around the anvil 260. The bore in the catch cap 258 is closed at the upper end with a thin membrane 259 so that it forms a small chamber in which the ignition charge 278 is packed.

Tennladningen 278 kan omfatte en slagfølsom, pyroteknisk ladning som gir en brennende utgang med lav sprengkraft, sammen med emisjon av varme partikler. De varme partiklene trenger gjennom den tynne metallskiven 280, taper momentum i denne pro-sess, og beveger seg gjennom ambolt-utboringen 276 til den når og antenner ladningene som utgjør tidsforsinkelses-søylen 262. Tennladningen kan for eksempel være av typen M42C2-793, fremstilt av Remington. The incendiary charge 278 may comprise an impact-sensitive, pyrotechnic charge that provides a burning output with low explosive power, along with the emission of hot particles. The hot particles penetrate the thin metal disc 280, losing momentum in the process, and travel through the anvil bore 276 until it reaches and ignites the charges that make up the time delay column 262. The ignition charge may be, for example, of the M42C2-793 type, manufactured by Remington.

Det henvises fremdeles til figur 3. En skjerm-skive 282 skiller den nedre overflate av tenner-ambolten 260 og den øvre ende av tidsforsinkelses-søylen 262. Skjerm-skiven 282 hjelper til å redusere videre momentum av de varme partiklene fra tennladningen 278 når de går inn i søylen 262, og hjelper også å Reference is still made to Figure 3. A screen disc 282 separates the lower surface of the igniter anvil 260 and the upper end of the time delay column 262. The screen disc 282 helps to further reduce the momentum of the hot particles from the igniter charge 278 as they goes into column 262, and also helps to

spre partiklene jevnt rundt søylen 262. Virkelig kontakt mellom den antente tennladning 278 og forsinkelses-søylen 262 skulle fortrinnsvis være begrenset til en flamme, uten noen sjokkbølge. Skiven 282 er festet i sin stilling mellom en kant 284 mellom huset 250 og den nedre overflate av fenghetten 258. spread the particles evenly around the column 262. Actual contact between the ignited igniter charge 278 and the delay column 262 should preferably be limited to a flame, without any shock wave. The disc 282 is fixed in its position between an edge 284 between the housing 250 and the lower surface of the catch cap 258.

Tidsforsinkelses-søylen 262 omfatter en relativt begrenset del av den aksielle utboring 266 gjennom huset 250, og denne be-grensede delen er tett pakket med pyrotekniske ladninger for å danne en tidsforsinkelse. The time delay column 262 comprises a relatively limited portion of the axial bore 266 through the housing 250, and this limited portion is densely packed with pyrotechnic charges to form a time delay.

Den øvre ende av forsinkelses-søylen 262 er pakket med en overførings-ladning 286. Overførings-ladningen 286 (eller "flash"-ladning) er en pyroteknisk ladning som endrer patronens tennings-tog fra en hurtig forbrenning til en langsom forbrenning, og som dermed danner en passende mellomkopling mellom tennsatsen 257 og tidsforsinkelses-ladningen 288, som beskrevet nedenfor. Over-førings-ladningen 286 kan for eksempel være en flamme-følsom blanding av Si/Ci07Pb3o4. En slik ladning er kjent som overførings-ladningen 290 brenner gjennom skiven 292 og antenner driv-ladningen 264. The upper end of the delay column 262 is packed with a transfer charge 286. The transfer charge 286 (or "flash" charge) is a pyrotechnic charge that changes the firing train of the cartridge from a rapid burn to a slow burn, and which thus forming a suitable intermediate connection between the igniter 257 and the time delay charge 288, as described below. The transfer charge 286 may be, for example, a flame-sensitive mixture of Si/CiO 7 Pb 3 o 4 . Such a charge is known as the transfer charge 290 burns through the disk 292 and ignites the drive charge 264.

Effekt-patronen 263 omfatter et kammer 265 med relativt stor diameter, i forbindelse med den aksielle utboring 266 i huset 250. Kammeret 265 er tett pakket med en driv-ladning 264, omfattende en pyroteknisk ladning med flere foretrukne karakteristikker. The effect cartridge 263 comprises a chamber 265 with a relatively large diameter, in connection with the axial bore 266 in the housing 250. The chamber 265 is tightly packed with a propellant charge 264, comprising a pyrotechnic charge with several preferred characteristics.

For det første må driv-ladningen 264 være en gass-generator. Dette er nødvendig for å opparbeide et trykk i den indre uthulning (kammeret 210 på figur 2) i tidsforsinkelsesinnretningen, slik at det avfyrer utblåsningspluggen inn i oppfanger-enheten. For det annet er det ønskelig at driv-ladningen har en høy antennelses-temperatur, slik at risikoen for utilsiktet antenning i et uvenn-lig miljø er minimalisert. For det tredje er det ønskelig at driv-ladningen har en rask reaksjonstakt, slik at gass-generato-rens fulle potensiale blir utnyttet før utblåsningspluggen (206 på figur 2) beveger seg langt nok til å slippe gass ut av innretningen. Endelig er det ønskelig at driv-ladningen er relativt ufølsom overfor sjokk, slik at det minimialiserer risikoen og antennelse i tilfelle av at innretningen blir for eksempel sluppet ned. First, the drive charge 264 must be a gas generator. This is necessary to build up a pressure in the inner cavity (chamber 210 in Figure 2) of the time delay device, so that it fires the blowout plug into the interceptor assembly. Secondly, it is desirable that the propellant charge has a high ignition temperature, so that the risk of accidental ignition in an unfriendly environment is minimised. Thirdly, it is desirable that the drive charge has a fast reaction rate, so that the gas generator's full potential is utilized before the blow-out plug (206 in Figure 2) moves far enough to release gas from the device. Finally, it is desirable that the drive charge is relatively insensitive to shock, so that it minimizes the risk and ignition in the event that the device is, for example, dropped.

Skjønt man må være klar over at det er mange ladninger som vil funksjonere godt nok til å utføre de oppgaver som kreves av driv-ladningen 264, har man funnet at en blanding av kalium-perklorat (KCIO^) og tetrametylammonium-perklorat (C^H^2NH4CIO4forkortet "TMAP"), i blandingen 52% KC104og 48% TMAP, er spesielt gunstig. TMAP er et enkel-drivmiddel med en meget høy reaksjons-temperatur, som gir den nødvendige gass-utvikling og som hindrer automatisk antennelse ved temperaturer under ca. 350°C. Tillegg av en oksydant, såsom KCIO^, øker reaksjonshastigheten av TMAP til en hastighet som ligger nær detonasjonshastigheten. Blandingen reagerer således raskt, og bygger opp trykk i det sylindriske kammer (210 på figur 2) nedenfor tidsforsinkelses-patronen 202, og utøver en betydelig, nedadrettet kraft mot utblåsningspluggen. Although one must be aware that there are many charges that will function well enough to perform the tasks required of the propellant charge 264, it has been found that a mixture of potassium perchlorate (KCIO^) and tetramethylammonium perchlorate (C^ H^2NH4CIO4 abbreviated "TMAP"), in the mixture 52% KC104 and 48% TMAP, is particularly beneficial. TMAP is a simple propellant with a very high reaction temperature, which provides the necessary gas evolution and which prevents automatic ignition at temperatures below approx. 350°C. Addition of an oxidant, such as KCl 2 , increases the reaction rate of TMAP to a rate close to the detonation rate. The mixture thus reacts quickly, building up pressure in the cylindrical chamber (210 in Figure 2) below the time delay cartridge 202, and exerting a significant downward force against the blowout plug.

Effekt-patronen 263 kan videre omfatte en lukningsskive 294, punktsveiset til den nedre enden av huset 250, for å lukke den tett-pakkede drivladning 264 inne i huset 250. Et beskyttelses-lag 296, såsom et lag av silika (Si02) kan skille drivladningen 264 fra lukkeskiven 294, for å hindre antennelse av drivladningen 264 under produksjon av patronen 202. The power cartridge 263 may further include a closure disc 294, spot welded to the lower end of the housing 250, to enclose the tightly packed propellant charge 264 within the housing 250. A protective layer 296, such as a layer of silica (SiO 2 ) may separate the propellant charge 264 from the closing disc 294, to prevent ignition of the propellant charge 264 during production of the cartridge 202.

Oppsummering av virkningsmåten for tidsforsinkelses-patronen: den detonerende lunten 30 detonerer en forsterker-ladning inne i forsterker-enheten 214. Detonering av forsterker-ladningen genererer en sjokkbølge som tvinger tennstiften 256 nedover, skjærer av den ringformede flensen 269 på den øvre skiven 268 og antenner perkusjons-tennladningen 278. Tennladningen 278 genererer en flamme som blir ledet gjennom tennings-ambolten 260 og en skjerm-skive 284 til den første overførings-ladning 286 i tidsforsinkelses-søylen 262. Summary of the operation of the time delay cartridge: the detonating fuse 30 detonates a booster charge inside the booster unit 214. Detonation of the booster charge generates a shock wave that forces the firing pin 256 downward, shears off the annular flange 269 on the upper disk 268 and ignites the percussion ignition charge 278. The ignition charge 278 generates a flame which is directed through the ignition anvil 260 and a screen disc 284 to the first transfer charge 286 in the time delay column 262.

Den første overførings-ladning 286 genererer et varmt slagg som antenner tidsforsinkelses-ladningen 288. Tidsforsinkelses-ladningen 288 brenner i et kjent tidsrom. Den nedre ende av tidsforsinkelses-ladningen 288 antenner en annen overførings-ladning 290, som endrer tenningskjeden til hurtig brenning, brenner gjennom metallskiven 292, og antenner drivladningen 264. The first transfer charge 286 generates a hot slag which ignites the time delay charge 288. The time delay charge 288 burns for a known amount of time. The lower end of the time delay charge 288 ignites another transfer charge 290, which changes the ignition chain to rapid firing, burns through the metal disc 292, and ignites the propellant charge 264.

Drivladningen 264 brenner raskt og genererer en gass, som sprenger lukkeskiven 294 fra huset 250 og bygger opp et trykk i kammeret (210 på figur 2), avfyrer utblåsningspluggen inn i opp-fangingsenheten og genererer et unikt signal. Deteksjon ved overflaten av den distinktive signatur som genereres av tidsforsinkelsen, fulgt av det signal som genereres ved avfyring av utblåsningspluggen, indikerer at perforeringskanonen ble avfyrt som ønsket. The propellant charge 264 burns rapidly and generates a gas, which bursts the closure disc 294 from the housing 250 and builds up a pressure in the chamber (210 in Figure 2), firing the blowout plug into the capture unit and generating a unique signal. Detection at the surface of the distinctive signature generated by the time delay, followed by the signal generated by the firing of the blowout plug, indicates that the perforating gun was fired as desired.

Figurene 4 og 5 viser en alternativ utførelse, henholdsvis av tidsforsinkelsesinnretningen 40 og tidsforsinkelsespatronen. Hvis ikke annet er anført i den følgende forklaring, er trekkene og virkemåtene av innretningene på figurene 4 og 5 lik de som er forklart ovenfor. Figures 4 and 5 show an alternative embodiment, respectively, of the time delay device 40 and the time delay cartridge. If not stated otherwise in the following explanation, the features and modes of operation of the devices in Figures 4 and 5 are similar to those explained above.

Det henvises nå til figur 4, som viser en tidsforsinkelsesinnretning i utsnitt og i tverrsnitts-riss. Tidsforsinkelses-innretningen 40 omfatter en tidsforsinkelses-patron 50, et hus 52, en tandem-subb 56, og en utblåsningsplugg 58. Huset 52 omfatter en generelt sylindrisk, rustfritt stål hoveddel med en aksiell utboring 170 av varierende diameter langs hele sin lengde. Den aksielle utboring 170 inne i den øvre ende av huset 52 er av relativt stor diameter, og danner en relativt tynn sidevegg 172 for å motta en nedadgående forlengelse av tandem-subb 56. Denne nedadgående forlengelse skal heretter kalles holder-hetten 54. Den nedre del av utboringen med stor diameter er gjnenget for å Composition 430, som blir produsert av firmaet Unidynamics. Den spesielle ladning som blir brukt er ikke kritisk så lenge som oksydering av ladningen genererer varme og er relativt fri for gass. Den ovenfor beskrevne blanding av Si/CuO/Pb^O^, genererer et varmt slagg med en gassfri utgangstakt på omtrent 430 kalorier pr. gram. Det er også ønskelig at overførings-ladningen er relativt ufølsom overfor fysiske sjokk. Reference is now made to figure 4, which shows a time delay device in section and in cross-sectional view. The time delay device 40 comprises a time delay cartridge 50, a housing 52, a tandem sub 56, and an exhaust plug 58. The housing 52 comprises a generally cylindrical, stainless steel main part with an axial bore 170 of varying diameter along its entire length. The axial bore 170 inside the upper end of the housing 52 is of relatively large diameter, and forms a relatively thin side wall 172 to receive a downward extension of the tandem sub 56. This downward extension shall hereafter be called the holder cap 54. The lower part of the large-diameter bore is used for Composition 430, which is produced by the company Unidynamics. The particular charge used is not critical as long as oxidation of the charge generates heat and is relatively free of gas. The above-described mixture of Si/CuO/Pb^O^ generates a hot slag with a gas-free output rate of approximately 430 calories per gram. It is also desirable that the transfer charge is relatively insensitive to physical shocks.

Den nedre ende av overførings-ladningen 286 ligger an mot den øvre ende av tidsforsinkelses-ladningen 288, som er pakket inne i søylen 262. Tidsforsinkelses-ladningen 288 omfatter en pyroteknisk ladning konstruert for å brenne ved en forutbestemt, langsom takt som gjør det mulig å legge en kjent tidsforsinkelse inn i tenningskjeden. Varigheten av tidsforsinkelsen er ikke spesielt viktig så lenge den er kjent av brukeren av apparatet, men man har funnet at en forsinkelse på ti til fjorten sekunder er ønskelig for å gi tid til dempning av den støyen som blir generert av kanonen under avfyringen. The lower end of the transfer charge 286 abuts the upper end of the time-delay charge 288, which is packed inside the column 262. The time-delay charge 288 comprises a pyrotechnic charge designed to burn at a predetermined, slow rate which allows to put a known time delay into the ignition chain. The duration of the time delay is not particularly important as long as it is known to the user of the apparatus, but it has been found that a delay of ten to fourteen seconds is desirable to allow time for the noise generated by the cannon during firing to subside.

En slik tidsforsinkelses-ladning 288 som kan brukes er en wolfram forsinkelses-ladning produsert i henhold til militær-spesifikasjon nr. MIL-T-23132. Den nøyaktige forsinkelses-ladning er imidlertid ikke særlig viktig, uten kanskje til å maksi-malisere sikkerhetsbegrensninger som er aktuelle og viktige for en individuell bruker. One such time delay charge 288 that may be used is a tungsten delay charge manufactured in accordance with Military Specification No. MIL-T-23132. However, the exact delay charge is not very important, except perhaps to maximize security constraints that are relevant and important to an individual user.

Det henvises igjen til figur 3. Den nedre ende av tidslad-ningen 288 ender mot en annen overføringsladning 290. Den annen overføringsladning 290 (eller "flash"-ladning) er en pyroteknisk ladning som endrer tenningskjeden fra langsom forbrenning til hurtig forbrenning, og som dermed danner en passende mellomkopling mellom forsinkelses-ladningen 288 og effektpatronen 263, som er beskrevet videre nedenfor. Den andre overførings-ladningen 290 kan for eksempel være en blanding av titan og kalium-klorat (Ti/KClO^), som er en hurtigvirkende, høy-temperatur pyroteknisk ladning med en utgangs-energi på omtrent 1750 kalorier pr. gram. Igjen er den spesielle ladning som blir brukt ikke kritisk, så lengde ladningens karakteristikker passer til å oppnå den nødvendige overføring. Reference is again made to figure 3. The lower end of the time charge 288 terminates against another transfer charge 290. The second transfer charge 290 (or "flash" charge) is a pyrotechnic charge which changes the ignition chain from slow burning to rapid burning, and which thus forming a suitable intermediate connection between the delay charge 288 and the power cartridge 263, which is described further below. The second transfer charge 290 may be, for example, a mixture of titanium and potassium chlorate (Ti/KClO^), which is a fast-acting, high-temperature pyrotechnic charge with an output energy of approximately 1750 calories per minute. gram. Again, the particular charge used is not critical, so long as the charge's characteristics are suitable to achieve the required transfer.

Den nedre ende av den andre overførings-ladningen 290 er pakket mot en tynn metall-skive 292, som er punktsveiset inn i en liten forsenkelse i huset 250. Oksydering av den andre gå sammen med tilsvarende gjenger i den ytre Overflate av holder-hetten 54. The lower end of the second transfer charge 290 is packed against a thin metal disc 292, which is spot-welded into a small recess in the housing 250. Oxidation of the second joint with corresponding threads in the outer surface of the holder cap 54 .

Den aksielle utboring 170 i den nedre del av huset 52 smal-ner av til å danne en kanal 171 for å motta den nedre enden av tidsforsinkelses-patronen 50 og utblåsnings-pluggen 58. Utblåsnings-pluggen 58, plassert inne i kanalen 171, omfatter rundt sin nedre ende et spor 174 rundt omkretsen, for å motta et flertall av skjære-pinner 176a, b gjennom utboringer inne i huset 52 for å holde utblåsnings-pluggen 58 inne i huset 52. The axial bore 170 in the lower part of the housing 52 tapers to form a channel 171 to receive the lower end of the time delay cartridge 50 and the blowout plug 58. The blowout plug 58, located inside the channel 171, comprises around its lower end a circumferential groove 174, to receive a plurality of cutting pins 176a, b through bores within the housing 52 to retain the blowout plug 58 within the housing 52.

Holder-hetten 54 omfatter et generelt sylindrisk, rustfritt stål element som utgjør en del av tandem-subb 56, og som er skrudd smamen med den øvre ende av huset 52. Holder-hetten 54 omfatter en gjennomgående aksiell utboring 180 med varierende diameter. Den aksielle utboring 180 omfatter en nedadvendt skulder 182 og passer i det vesentlige til dimensjonene av den øvre del av tidsforsinkelses-patronen 50 (beskrevet i mere detalj nedenfor), slik at tidsforsinkelses-patronen 50 blir holdt i en fast stilling mellom en oppadvendt skulder 184 i huset 52 og skulderen 182 på holder-hetten 54. The holder cap 54 comprises a generally cylindrical, stainless steel element which forms part of the tandem sub 56, and which is screwed flush with the upper end of the housing 52. The holder cap 54 comprises a continuous axial bore 180 of varying diameter. The axial bore 180 includes a downward facing shoulder 182 and substantially conforms to the dimensions of the upper portion of the time delay cartridge 50 (described in more detail below) so that the time delay cartridge 50 is held in a fixed position between an upward facing shoulder 184 in the housing 52 and the shoulder 182 on the holder cap 54.

Det henvises igjen til figur 4. Metall mot metall-forbindelsen mellom tidsforsinkelses-patronen 50 og holder-hetten 54 Reference is again made to Figure 4. The metal-to-metal connection between the time delay cartridge 50 and the holder cap 54

i den aksielle utboringen 180, er tettet ved hjelp av et par o-ringer 162a, b plassert inne i tilsvarende kanaler rundt omkretsen av den øvre ende av forsinkelses-huset 62. Likeledes omfatter den øvre ende av holder-hetten 54 et par kanaler som støtter o-ringene 166a, b for tetting av metall mot metall-forbindelsen mellom holder-hetten 54 og huset 52. in the axial bore 180, the seal by means of a pair of o-rings 162a, b is placed inside corresponding channels around the circumference of the upper end of the delay housing 62. Likewise, the upper end of the holder cap 54 comprises a pair of channels which supports the o-rings 166a, b for sealing the metal-to-metal connection between the holder cap 54 and the housing 52.

Tandem-subben 56 omfatter videre en oppadgående utvidelse 190, omfattende o-ringene 192a, b og et gjenget parti 194, slik at den oppadgående utvidelse 190 er i det vesentlige et speil-bilde av holder-hetten 54. Den oppadgående utvidelsen 190 er innrettet for å gå sammen med den nedre ende av perforeringskanonen (24 på figur 1) eller en adaptor for denne. The tandem sub 56 further comprises an upward extension 190, comprising the o-rings 192a, b and a threaded portion 194, so that the upward extension 190 is essentially a mirror image of the holder cap 54. The upward extension 190 is arranged to mate with the lower end of the perforating gun (24 in Figure 1) or an adapter therefor.

Det henvises nå til figur 5. Tidsforsinkelses-patronen 50 omfatter en forsterkerenhets-kopling 60, et forsinkelses-hus 62, en forsinkelses-kropp 64, en tennstift 66, en forsinkelses-lunte 68, og en effekt-patronenhet 70. Forsterker-enhets-koplingen 60 letter lunte-tilkoplingen mellom perforeringskanonen (24 på figur 1) og tidsforsinkelses-innretningen (40 på figur 4). Forsterker- enhets-koplingen 60 er festet inne i den øvre ende av forsinkelses-huset 62 ved hjelp av gjennomføring 63, skrudd ved 61 inn i huset 62. En aksiell utboring 64 inne i forsterkerenhets-koplingen 60 tar imot en lengde av detonerende lunte 72, som strekker seg fra inne i tandem-subben (56 på figur 2) til tennstiften 66. Den aksielle utboring 65 omfatter et utvidet område 67 langs den nedre ende, hvor en metallring 69 trykket rundt den detonerende lunten 72 er bundet inne i utvidelsen 67 for å holde den detonerende lunten 72 på plass. Reference is now made to figure 5. The time delay cartridge 50 comprises an amplifier unit connector 60, a delay housing 62, a delay body 64, a firing pin 66, a delay fuse 68, and an effect cartridge unit 70. connector 60 facilitates the fuse connection between the perforating gun (24 in figure 1) and the time delay device (40 in figure 4). The amplifier unit coupling 60 is fixed inside the upper end of the delay housing 62 by means of a grommet 63, screwed at 61 into the housing 62. An axial bore 64 inside the amplifier unit coupling 60 receives a length of detonating fuse 72 , which extends from inside the tandem sub (56 in Figure 2) to the firing pin 66. The axial bore 65 includes an extended area 67 along the lower end, where a metal ring 69 pressed around the detonating fuse 72 is bound inside the extension 67 to hold the detonating fuse 72 in place.

En metallkopp 74 er festet til den øvre ende av lunten 72 ved hjelp av pressing, og inneholder en sprengladning. Den øvre ende av metallkoppen 74 ligger an mot en lignende, nedadvendt metallkopp som er en del av en forsterkerenhet (ikke vist) i den nedre ende av perforeringskanonen (24 på figur 1), slik at den detonerende lunten inne i perforeringskanonen overfører tenning gjennom de motsatte forsterkerenheter til den detonerende lunten 72 inne i forsinkelses-patronen 50. A metal cup 74 is attached to the upper end of the fuse 72 by pressing, and contains an explosive charge. The upper end of the metal cup 74 abuts a similar, downward facing metal cup which is part of an amplifier unit (not shown) at the lower end of the perforating gun (24 in Figure 1), so that the detonating fuse inside the perforating gun transfers ignition through the opposite amplifier units to the detonating fuse 72 inside the delay cartridge 50.

Tennstiften 66 er glidbart anbragt i tennstifthylsen 80, som er understøttet inne i en generelt sylindrisk utboring 78 i forsinkelseshuset 62, nedenfor og aksielt på linje med utboringen 65 inne i førsterkerneheten 60. Tennstifthylsen 80 omfatter, The spark plug 66 is slidably placed in the spark plug sleeve 80, which is supported inside a generally cylindrical bore 78 in the delay housing 62, below and axially in line with the bore 65 inside the primer unit 60. The spark plug sleeve 80 comprises,

i et spor midt på omkretsen, en o-ring 82 for å tette rommet mellom hylse-utboringen 78 og den ytre overflate av hylse 80. Forsinkelseshuset 62 omfatter videre en tennings-utboring 84 av mindre diameter enn hylse-utboringen 78. Tenner-utboringen 84 er aksielt på linje med, og krysser den nedre ende av hylse-utboringen 78, slik at den langs den indre nedre ende av hylsen 80 danner en ringformet kant for å støtte en høy-temperatur lukningsskive 86. in a groove in the middle of the circumference, an o-ring 82 to seal the space between the sleeve bore 78 and the outer surface of the sleeve 80. The delay housing 62 further comprises an ignition bore 84 of smaller diameter than the sleeve bore 78. The igniter bore 84 is axially aligned with and intersects the lower end of the sleeve bore 78 so that it forms an annular rim along the inner lower end of the sleeve 80 to support a high temperature closure disc 86.

Det henvises fremdeles til figur 5. Den øvre ende av hylsen 80 er maskinert langs innsiden for å danne en kant for å støtte en ringformet flens 88 som utformes rundt den øvre ende av tennstiften 66. Tennstiften 66 omfatter også en o-ring 90, under-støttet i et spor, for å tette det innvendige av hylsen 80 mot inntrenging av forurensende væsker. Reference is still made to Figure 5. The upper end of the sleeve 80 is machined along the inside to form an edge to support an annular flange 88 which is formed around the upper end of the firing pin 66. The firing pin 66 also includes an o-ring 90, below -supported in a groove, to seal the interior of the sleeve 80 against the ingress of polluting liquids.

En tennings-ambolt 85 er anbragt inne i tennings-utboringen 84, og omfatter en tynn metall-membran over toppen. Ambolten 85 omfatter et flertall av utboringer 83 for å lede tenningskjeden gjennom ambolten 85. Rommet mellom lukkeskiven 86 og membranen på ambolten 85 er pakket med en perkusjons-tenner pyroteknisk ladning 87, som gir en brennende utgang med lav sprengvirkning, sammen med en emisjon av varme partikler. Perkusjons-tenneren blir antent når tennstiften 66 kommer i kontakt med luknings-skiven 86. An ignition anvil 85 is placed inside the ignition bore 84, and comprises a thin metal membrane over the top. The anvil 85 includes a plurality of bores 83 to guide the ignition chain through the anvil 85. The space between the closing disc 86 and the diaphragm of the anvil 85 is packed with a percussion igniter pyrotechnic charge 87, which provides a burning output with low explosive effect, together with an emission of hot particles. The percussion igniter is ignited when the ignition pin 66 comes into contact with the closing disc 86.

Tennings-ambolten utboringer 83 er forbundet gjennom en kort kanal 92 med en forsinkelses-lunte-utboring 94 med stor diameter, som strekker seg gjennom den nedre ende av forsinkelses-huset 62. Den generelt sylindriske forsinkelses-kroppen 64 strekker seg fra en gjenget forbindelse ved 93 inne i den nedre ende av forsinkelses-huset 82 og oppover inn i forsinkelses-lunte-utboringen 94, og omfatter i den øvre ende en generelt aksiell utboring 102 The ignition anvil bores 83 are connected through a short channel 92 to a large diameter delay fuse bore 94, which extends through the lower end of the delay housing 62. The generally cylindrical delay body 64 extends from a threaded connection at 93 inside the lower end of the delay housing 82 and upwards into the delay fuse bore 94, and includes at the upper end a generally axial bore 102

for overføringsladninger, og en ytre utboring 106, hvilke utboringer er på linje med og adskilt fra kanalen 92 inne i tenner-utboringen 84. En skjerm-skive 104 dekker den ytre utboring 102. for transfer charges, and an outer bore 106, which bores are aligned with and separated from the channel 92 inside the igniter bore 84. A screen disc 104 covers the outer bore 102.

Utboringen 102 for overføringsladninger er forbundet med en generelt radiell utboring 108 som huser en øvre ende 101 av forsinkelses-Lunten 68. Forsinkelses-lunten 68 strekker seg fra utboringen 102 for overføringsladninger til det ytre av forsinkelses-kroppen, hvor den er spolet rundt den ytre omkrets av forsinkelses-kroppen 64 i plan som er generelt i rett vinkel med den felles rotasjonsakse av forsinkelses-huset 62 og forsinkelses-kroppen 64. Den generelt rettvinklede orientering av den spolete forsinkelses-lunten 68 minimaliserer effekten av kanonrekyl-momentum, rettet langs rotasjonsaksen av forsinkelses-kroppen 64, på lunten 68. The transfer charge bore 102 is connected to a generally radial bore 108 which houses an upper end 101 of the delay fuse 68. The delay fuse 68 extends from the transfer charge bore 102 to the exterior of the delay body, where it is coiled around the outer perimeter of the delay body 64 in a plane that is generally at right angles to the common axis of rotation of the delay housing 62 and the delay body 64. The generally right-angled orientation of the coiled delay fuse 68 minimizes the effect of gun recoil momentum, directed along the axis of rotation of the delay body 64, on the fuse 68.

Perkusjons-tennladningen 87 endrer tenningskjeden fra detonering til brenning. Den antente tennladning trenger gjennom membranen på ambolten 85 og leverer en gnist gjennom ambolt-utboringene 83 og den korte kanalen 92 til den ytre utboring 106 og til overførings-ladnings-utboringen 102. Overførings-ladnings-utboringen 102 er pakket med en inngangs-overføringsladning 103, for eksempel Composition 430 produsert av firmaet Unidynamics, som gir omforming fra hurtig brenning til langsom brenning. The percussion ignition charge 87 changes the ignition chain from detonation to combustion. The ignited igniter charge penetrates the diaphragm of the anvil 85 and delivers a spark through the anvil bores 83 and the short channel 92 to the outer bore 106 and to the transfer charge bore 102. The transfer charge bore 102 is packed with an input transfer charge 103, for example Composition 430 produced by the company Unidynamics, which provides transformation from fast burning to slow burning.

Varmt slagg fra reaksjonen i inngangs-overføringsladningen forblir i smeltet tilstand lenge nok til å sikre antenning av forsinkelseslunten 68. Forsinkelseslunten 68 kan omfatte for eksempel en blanding av bor og bariumkromat innlagt i en mantel av 0,999 % bly. Lunten 68 som utformes på denne måten, kan ha en ytre diameter på 1,73 til 1,83 mm, og en kjerneladning på 18 til 24 grain pr. meter. Endelig er blymantelen dekket av et isolasjonsMateriale såsom nr. 18 Varglass, fremstilt av 3M Cor-poration, som hindrer den brennende lunten fra å slå over til en nærliggende spole av lunten hvor den er vundet rundt forsinkelses-kroppen 64. Forsinkelseslunten 68 kan være konstruert til å brnene med en hastighet på omtrent 25 mm lunte pr. sekund eller enhver annen passende hastighet, som gjør det mulig å inkludere en tidsforsinkelse av forutbestemt varighet inne i innretningen 40. Hot slag from the reaction in the input transfer charge remains in a molten state long enough to ensure ignition of the delay fuse 68. The delay fuse 68 may comprise, for example, a mixture of boron and barium chromate embedded in a jacket of 0.999% lead. The fuse 68 designed in this manner may have an outer diameter of 1.73 to 1.83 mm, and a core charge of 18 to 24 grains per round. meters. Finally, the lead sheath is covered by an insulating material such as No. 18 Varglass, manufactured by 3M Corporation, which prevents the burning fuse from switching over to a nearby coil of the fuse where it is wound around the delay body 64. The delay fuse 68 may be constructed to burn at a rate of approximately 25 mm fuse per second or any other suitable rate, which enables a time delay of predetermined duration to be included within the device 40.

Det henvises igjen til figur 5. Den nedre ende 105 av forsinkelseslunten 68 strekker seg gjennom en generelt radiell utboring 110 inne i forsinkelses-kroppen 64 til en annen overførings-ladning-utboring 112 ved det aksielle sentrum av den nedre ende på forsinkelses-kroppen 64. Forsinkelseskroppen 64 omfatter videre en utgangsladnings-utboring 114 nedenfor, aksielt på Referring again to Figure 5, the lower end 105 of the delay fuse 68 extends through a generally radial bore 110 within the delay body 64 to another transfer charge bore 112 at the axial center of the lower end of the delay body 64. .The delay body 64 further comprises an output charge bore 114 below, axially on

linje med, av litt større diameter enn, og kryssende overførings-ladning-utboringen 112. Den nedre ende av forsinkelses-kroppen 64 omfatter en gjenget ende-utboring 116, aksielt på linje med utgangsladning-utboringen 114, for å gå sammen med den øvre ende av effekt-patronenheten 70. in line with, of slightly larger diameter than, and intersecting the transfer charge bore 112. The lower end of the delay body 64 includes a threaded end bore 116, axially aligned with the output charge bore 114, to mate with the upper end of the effect cartridge unit 70.

Effekt-patronenheten 70 omfatter en patronhylse 130 og en patronplugg 132. Patronhylsen 130 omfatter en gjenget hals 136 for å gå sammen med den gjengete ende-utboring 116 på forsinkelses-kroppen 64. En sentrert utboring 138 langs rotasjonsaksen av patronhylsen 130 danner, gjennom patronhylse-halsen 136, en bane som forbinder utgangsladnings-utboringen 114 med det innvendige rommet 140 av patronhylsen 130. En lukke-skive 142 The effect cartridge assembly 70 comprises a cartridge case 130 and a cartridge plug 132. The cartridge case 130 comprises a threaded neck 136 to mate with the threaded end bore 116 of the delay body 64. A centered bore 138 along the axis of rotation of the cartridge case 130 forms, through the cartridge case -the neck 136, a path connecting the output charge bore 114 with the internal space 140 of the cartridge case 130. A closing disc 142

tetter den sentrerte utboringen 138 fra utgangsladnings-utboringen 114. seals the centered bore 138 from the output charge bore 114.

Patronpluggen 132 går glidbart inn i patronhylsen 130, adskilt fra den nedadvendte indre overflate 144 i patronhylsen 130. En patron-tetningsskive 146, som er punktsveiset på en ringformet kant 148 maskinert inn i innsiden av den nedre ende-flate på patronhylsen 130, holder patronpluggen 132 inne i hylsen 1 30. The cartridge plug 132 slides into the cartridge case 130, separate from the downwardly facing inner surface 144 of the cartridge case 130. A cartridge sealing washer 146, which is spot welded to an annular rim 148 machined into the inside of the lower end face of the cartridge case 130, holds the cartridge plug 132 inside sleeve 1 30.

Den andre overføringsladning-utboringen 112 er pakket med en pyroteknisk overføringsladning 113, såsom Composition 430, som ble beskrevet i mer detalj ovenfor, i nær kontakt med den nedre ende 105 av forsinkelses-lunten 68. Den andre overføringsladnin-gen 130 letter overføringen fra den langsomt brennende forsinkelseslunten 68 til en hurtig forbrenning inne i utgangsladning-utboringen 114. The second transfer charge bore 112 is packed with a pyrotechnic transfer charge 113, such as Composition 430, which was described in more detail above, in close contact with the lower end 105 of the delay fuse 68. The second transfer charge 130 facilitates transfer from the the slow burning delay fuse 68 to a rapid burn inside the output charge bore 114.

Utgangsladnings-utboringen 114 er pakket med en pyroteknisk utgangsladning 115, såsom en femti milligram blanding av titan og kalium-perklorat (Ti/KClO^), tilstrekkelig til å antenne effekt-patronen 70. Ladningen av Ti/KClO^er en hurtig-reagerende, The output charge bore 114 is packed with a pyrotechnic output charge 115, such as a fifty milligram mixture of titanium and potassium perchlorate (Ti/KClO^), sufficient to ignite the effect cartridge 70. The charge of Ti/KClO^ is a fast-reacting ,

høy temperatur pyroteknisk ladning med meget høy varme-generering, i området 1750 kalorier pr. gram. Etter at den antennes av over-føringsladningen 113, brenner utgangsladningen 115 gjennom lukkeskiven 142 til den når ladningene inne i effekt-patronen 70. high temperature pyrotechnic charge with very high heat generation, in the region of 1750 calories per gram. After being ignited by the transfer charge 113, the output charge 115 burns through the shutter disc 142 until it reaches the charges inside the effect cartridge 70.

Effekt-patronen 70 omfatter inne i den sentrerte utboringen 138 i halsen 136 en første tennladning 135 og en drivladning 137. Den første tennladningen 135, som omfatter en blanding av titan The effect cartridge 70 comprises inside the centered bore 138 in the neck 136 a first ignition charge 135 and a propellant charge 137. The first ignition charge 135, which comprises a mixture of titanium

og kalium-perklorat (Ti/KClO^), overfører tenning fra forsinkelses-kroppen 64 til drivladningen 137, som fortrinnsvis omfatter en blanding av kalium-perklorat (KCIO^) og tetrametylammonium-perklorat ("TMAP"). and potassium perchlorate (Ti/KClO^), transfers ignition from the delay body 64 to the propellant charge 137, which preferably comprises a mixture of potassium perchlorate (KCIO^) and tetramethylammonium perchlorate ("TMAP").

Den raske økning i trykket inne i patronhylsen 130 tvinger patronpluggen 132 mot tetteskiven 146, som dermed blir sprengt av fra kanten. Det økende trykket fortsetter å utøve en nedadrettet kraft på den øvre overflate av patronpluggen 132, og tvinger pluggen 132 mot utblåsningspluggen (58 på figur 4), som dermed blir avfyrt fra den nedre ende av tidsforsinkelses-innretningen 40. Som det vil fremgå av den videre beskrivelse nedenfor, foregår avfyringen av utblåsningspluggen 58 sammen med et signal, som blir detektert på overflaten av borehullet og tolket som en indikasjon at perforeringskanonen er avfyrt i henhold til planen. The rapid increase in pressure inside the cartridge sleeve 130 forces the cartridge plug 132 against the sealing disc 146, which is thus blown off from the edge. The increasing pressure continues to exert a downward force on the upper surface of the cartridge plug 132, forcing the plug 132 against the ejection plug (58 in Figure 4), which is thus fired from the lower end of the time delay device 40. As will be seen from the further described below, the firing of the blowout plug 58 takes place together with a signal, which is detected on the surface of the borehole and interpreted as an indication that the perforating gun has been fired according to plan.

Under henvisning til figurene 1 og 2, er således tidsforsinkelsesinnretningen 40 koplet til perforeringskanonen 24 slik at den genererer et distinktivt signal når den antennes av en detonerende lunte som strekker seg fra den nedre ende av perforeringskanonen 24. Den detonerende lunten antenner forsinkelses-lunten 68, og innfører en tidsforsinkelse mens forsinkelseslunten 68 brenner langsomt. Ved enden av tidsforsinkelsen, antenner forsinkelseslunten 68 effekt-patronenheten 70, som omfatter driv-ladningen 137. Drivladningen 137 utvikler et trykk på over 3000 kg/cm 2 på o mindre enn ett millisekund. Det raskt utviklede trykk skjærer av holder-pinnene 176a, b, og tvinger utblåsnings-pluggen 58 fra den nedre ende av huset 52, og leverer en gassboble fra den åpne nedre ende av huset 62, mens den genererer akustikk-, trykk-, og bevegelses-signaler som er forskjellig fra de signalene som følger med avfyringen av perforeringskanonen 24. Thus, referring to Figures 1 and 2, the time delay device 40 is coupled to the perforating gun 24 so as to generate a distinctive signal when ignited by a detonating fuse extending from the lower end of the perforating gun 24. The detonating fuse ignites the delay fuse 68, and introduces a time delay while the delay fuse 68 burns slowly. At the end of the time delay, the delay fuse 68 ignites the power cartridge unit 70, which includes the propellant charge 137. The propellant charge 137 develops a pressure of over 3000 kg/cm 2 in o less than one millisecond. The rapidly developed pressure shears off the retaining pins 176a, b, and forces the blowout plug 58 from the lower end of the housing 52, delivering a gas bubble from the open lower end of the housing 62, while generating acoustic, pressure, and movement signals which are different from the signals accompanying the firing of the perforating gun 24.

Det henvises igjen til figur 1. Transducerenheten 44 er festet til et brønnhode 30 for å detektere det distinktive signal som blir generert av tidsforsinkelsesinnretningen 40. Transducerenheten 44 kan omfatte en akustisk emisjons-transducer for å detektere akustisk energi som blir generert i borehullet 10, et aksellerometer for å detektere bevegelse i brønnhodet, eller en trykk-transducer for å føle trykk i rørene eller ringrommet. Enheten 44 kan omfatte alle eller enhver kombinasjon av de tre typene av transducere. Det henvises nå til figur 6, som viser at transducerenheten 44 omfatter en transducer 300 og en fikstur 302. Reference is again made to Figure 1. The transducer unit 44 is attached to a wellhead 30 to detect the distinctive signal that is generated by the time delay device 40. The transducer unit 44 may comprise an acoustic emission transducer to detect acoustic energy that is generated in the borehole 10, a accelerometer to detect movement in the wellhead, or a pressure transducer to sense pressure in the pipes or annulus. The unit 44 may comprise all or any combination of the three types of transducers. Reference is now made to figure 6, which shows that the transducer unit 44 comprises a transducer 300 and a fixture 302.

Transduceren 300 kan for eksempel være en akustisk emisjons transducer, såsom MOdel nr. 392A transducer, fabrikert av PCB Piezotronics. Akustisk emisjons transducer 300 er i stand til The transducer 300 may for example be an acoustic emission transducer, such as the MOdel No. 392A transducer, manufactured by PCB Piezotronics. Acoustic emission transducer 300 is capable of

å detektere akustisk energi i frekvensområdet 100 til 10000 Hertz, og genererer et utgangssignal på fra 100 millivolt til 2 volt. Transduceren 300 kunne også være et aksellerometer, såsom en Model nr. 303A aksellerometer fabrikert av PCB Piezotronics, to detect acoustic energy in the frequency range 100 to 10,000 Hertz, and generates an output signal of from 100 millivolts to 2 volts. The transducer 300 could also be an accelerometer, such as a Model No. 303A accelerometer manufactured by PCB Piezotronics,

eller en standard trykktransducer, dynamisk eller statisk måler-type, avhengig av den spesielle anvendelsen. Den akustiske transducer og aksellerometeret kunne festes til brønnhodet 30 or a standard pressure transducer, dynamic or static gauge type, depending on the particular application. The acoustic transducer and the accelerometer could be attached to the wellhead 30

ved bruk av en fikstur 302 for hver. Trykk-transduceren må using a fixture 302 for each. The pressure transducer must

være forbundet med rørene eller ringrommet gjennom en port, og understøttet ved kommersielt tilgjengelig apparat. be connected to the pipes or annulus through a port, and supported by commercially available apparatus.

Transduceren 300 blir holdt i stilling mot rørstrengen 14 The transducer 300 is held in position against the pipe string 14

ved hjelp av fiksturen 302, som omfatter et støpt silikongummi-element omfattende et sentralt rom for å understøtte transduce- by means of the fixture 302, which comprises a molded silicone rubber element comprising a central space to support the transducer

ren 300, et par magneter 304a, b av dørlås-typen, og et par spor 306a, b. Sporene 306a, b gjør det mulig for den felksible teks-tur å innta en generelt buet form slik at den i det vesentlige passer sammen med den ytre overflate av en flens, såsom den flensen som holder rørstrengen. Magnetene 304a, b tillater lett festing av fiksturen 302 til brønnhode-flensen slik at transduceren 300 blir holdt i nær kontakt med brønnhodet (30 på figur 1). clean 300, a pair of door lock-type magnets 304a, b, and a pair of grooves 306a, b. The grooves 306a, b enable the flexible texture to assume a generally curved shape so that it substantially fits together with the outer surface of a flange, such as the flange that holds the pipe string. The magnets 304a, b allow easy attachment of the fixture 302 to the wellhead flange so that the transducer 300 is kept in close contact with the wellhead (30 in Figure 1).

Fiksturen 302 omfatter videre et par utboringer 308a, b, The fixture 302 further comprises a pair of bores 308a, b,

som strekker seg gjennom fiksturens bredde, for å motta en sløyfe av den skjermede kabel 46, som vist på figur 3. En slik utfor-ming utløser stress på kabelen 46 hvor den er forbundet inne i fiksturen 302 med transduceren 300, og demper bevegelse i led-ningen som følge av ytre krefter. Slike bevegelser kunne ellers overføre uvedkommende signaler til de som blir mottatt fra borehullet. which extends through the width of the fixture, to receive a loop of the shielded cable 46, as shown in Figure 3. Such a design induces stress on the cable 46 where it is connected inside the fixture 302 with the transducer 300, and dampens movement in the line as a result of external forces. Such movements could otherwise transmit extraneous signals to those received from the borehole.

Én eller flere transducere 300 er således montert på brønn-hodet (30 på figur 1), slik at energi som sendes dit av rørstren-gen (14 på figur 1) eller ringrommet blir detektert og overført til registreringsenheten 48 via den skjermede kabel 46. One or more transducers 300 are thus mounted on the wellhead (30 in Figure 1), so that energy sent there by the pipe string (14 in Figure 1) or the annulus is detected and transmitted to the recording unit 48 via the shielded cable 46.

Det henvises igjen til figur 1. Registreringsenheten 48 omfatter den innretning med hvilken utgangssignalet fra transducerenheten 44 blir tolket og indikert til en operatør. På figur 7 er det vist en spesiell registreringsenhet 48, omfattende en inngangsforsterker 320, en kasett-opptager 322, et høypass-filter 324, og en oscillografisk kurveskriver 338. Reference is again made to figure 1. The recording unit 48 comprises the device with which the output signal from the transducer unit 44 is interpreted and indicated to an operator. In Figure 7, a special recording unit 48 is shown, comprising an input amplifier 320, a cassette recorder 322, a high-pass filter 324, and an oscillographic waveform recorder 338.

Det henvises til figurene 6 og 7. Transduceren 300 er forbundet med inngangslinjen 326 til inngangsforsterkeren 320 via den skjermede kabel 46. Inngangsforsterkeren omfatter en strøm-kilde 328 som kan levere ca. 0,5 milliamper strøm til en felt-effekt-transistor (FET) i kilde-følger-kopling (ikke vist) som leverer inngangssignalet inne i den akustiske emisjons-transducer 300. Strømkilden kan være, for eksempel en LM334 innretning produsert av National Semiconductor. Reference is made to Figures 6 and 7. The transducer 300 is connected to the input line 326 of the input amplifier 320 via the shielded cable 46. The input amplifier comprises a current source 328 which can supply approx. 0.5 milliamp current to a source-follower field-effect transistor (FET) (not shown) that supplies the input signal inside the acoustic emission transducer 300. The current source may be, for example, an LM334 device manufactured by National Semiconductor .

Inngangsforsterkeren 320 omfatter videre en for-forsterker-krets bestående av et par FET operasjons-forsterkere 330, 332, såsom er tilgjengelig på en TL082-innretning produsert av Texas Instruments, anordnet til å gi en spenningsforsterkning av omtrent fem for å forsterke transducer-utgangssignalet til et punkt som er gått innenfor følsomhetsområdet for kasett-opptageren 322. Inngangsforsterkeren 320 omfatter en utgangslinje 334 som er forbundet med en inngangsterminal i kasett-opptageren 322. På en lignende måte kan et aksellerometer og/eller en trykktransducer, hvis de skal brukes, være forbundet med inngangskanaler i opptageren 322. The input amplifier 320 further comprises a pre-amplifier circuit consisting of a pair of FET operational amplifiers 330, 332, such as are available on a TL082 device manufactured by Texas Instruments, arranged to provide a voltage gain of approximately five to amplify the transducer output signal to a point that has passed within the sensitivity range of the cassette recorder 322. The input amplifier 320 includes an output line 334 which is connected to an input terminal of the cassette recorder 322. In a similar manner, an accelerometer and/or a pressure transducer, if used, be connected to input channels in the recorder 322.

Kasett-opptageren 322 kan være enhver høykavlitets-kasett-opptager, som for eksempel Model nr. PMD340 opptager Produsert av Marantz. Hvis opptageren 322 ikke er i stand til å håndtere minst tre inngangskanaler, kan det være nødvendig å bruke mer enn én opptager. The cassette recorder 322 can be any high quality cassette recorder, such as Model No. PMD340 recorder Manufactured by Marantz. If the recorder 322 is not capable of handling at least three input channels, it may be necessary to use more than one recorder.

En utgangslinje 336 fra opptageren 322 er forbundet med et høypass-filter 324 som har et tre decibel lavfrekvensnivå ved 50 Herz. Filteret 324 demper de lave frekvens-komponentene i transducer-utgangssignalet for å forbedre kurveskriverens 338 følsomhet for det distinkte signalet, som genereres av tidsforsinkelsesinnretningen. I fravær av et slikt filter er kart-registeret 338 i alminnelighet ikke i stand til å følge de høy-frekvente signalene som er av interesse her. Når mer enn én transducer 300 er i bruk, er det nødvendig med separate utgangs-kanaler 336, filtere 324, og inngangskanaler til kurveskriveren 338 for hver transducer. An output line 336 from the recorder 322 is connected to a high pass filter 324 having a three decibel low frequency level at 50 Hertz. The filter 324 attenuates the low frequency components of the transducer output signal to improve the sensitivity of the plotter 338 to the distinct signal generated by the time delay device. In the absence of such a filter, the map register 338 is generally unable to track the high-frequency signals of interest here. When more than one transducer 300 is in use, separate output channels 336, filters 324, and input channels to the waveform recorder 338 are required for each transducer.

Den oscillografiske kurveskriver 338 er fortrinnsvis av typen galvanometer-pinne eller en servo-drevet skriver, kurveskriveren 38 genererer en sann-tids, tidsbase, hardkopi plot av transducerens utgangssignal. Slike skrivere er kommersielt tilgjengelige fra flere produsenter, blant andre Soltec og Gould. The oscillographic plotter 338 is preferably of the galvanometer stick or servo-driven type, the plotter 38 generates a real-time, time base, hard copy plot of the transducer output signal. Such printers are commercially available from several manufacturers, including Soltec and Gould.

I drift er transduceren 300 forbundet med inngangsforsterkeren 320. Kasett-opptageren blir startet etter at en kanon-avfyringsstang (ikke vist) er sluppet ned i rørstrengen for å fyre av perforeringskanonen (24 på figur 1). Når stangen treffer avfyringshodet (ikke vist) ved den øvre ende av perforeringskanonen, avfyres kanonen, og tidsforsinkelsesinnretningen (40 In operation, the transducer 300 is connected to the input amplifier 320. The cassette recorder is started after a cannon firing rod (not shown) is dropped into the pipe string to fire the perforating cannon (24 in Figure 1). When the rod strikes the firing head (not shown) at the upper end of the perforating gun, the gun is fired, and the time delay device (40

på figur 1) blir antent (forutsatt at den detonerende lunte i perforeringskanonen detonerer og ikke brenner gjennom hele lengden av perforeringskanonen). Alle hendelser nede i borehullet som genererer energi blir detektert av transduceren eller transducerne 300, og blir overført på den skjermede kabel (46 på figur 1) til kasett-opptageren 322, hvor de blir registrert sam-tidig på kasettbånd og på kurveskriveren 338. in Figure 1) is ignited (assuming the detonating fuse in the perforating gun detonates and does not burn through the entire length of the perforating gun). All events down the borehole that generate energy are detected by the transducer or transducers 300, and are transmitted on the shielded cable (46 in Figure 1) to the cassette recorder 322, where they are recorded simultaneously on cassette tape and on the waveform recorder 338.

Vellykket avfyring av kanonen kan lett bli observert ved å identifisere den unike signatur forbundet med det heldige utfall av hendelsen - nærvær av kanon-avfyringssignalet, fulgt av en pause av forutbestemt varighet, fulgt av det unike signalet fra tidsforsinkelses-patronen. Utgangssignalene fra de forskjellige typer transducere beskrevet ovenfor kan bli sammenlignet på den samme tidsbase, for å skjerme av støy fra forskjellige kilder og for å lette identifiseringen av den unike signatur. Bruk av mer enn én transducer kan bli nødvendig, for eksempel i operasjoner til sjøs. Successful firing of the cannon can be easily observed by identifying the unique signature associated with the fortunate outcome of the event - the presence of the cannon firing signal, followed by a pause of predetermined duration, followed by the unique signal from the time delay cartridge. The output signals from the different types of transducers described above can be compared on the same time base, to screen out noise from different sources and to facilitate the identification of the unique signature. The use of more than one transducer may be necessary, for example in operations at sea.

Det henvises nå til figur 8. De unike trekk ved signalet 350 som er generert av tidsforsinkelsesanordningen (40 på figur 1 ) vis-a-vis signalet 360 som er generert av perforeringskanonen kan bli observert, som rapportert av en akustisk emisjons-transducer. For det første har signalet 350 fra forsinkelsesinnretningen en hurtigere fall-tid enn kanonsignalet 360. For det annet har signalet 350 fra forsinkelsesinnretningen en kortere varighet enn kanonsignalet 360. For det tredje når signalet 350 fra forsinkelsesinnretningen sin toppverdi hurtigere, og faller av jevnere derfra, mens kanonsignalet 360 har flere topper, og ikke faller av jevnt. Endelig, og viktigst, en forutbestemt tidsperiode skiller signalet 350 fra forsinkelsesinnretningen fra kanonavfyringssignalet 360 og andre tidligere signaler. Signalet 350 fra forsinkelsesinnretningen har således visse unike karakteristikker ved hvilket det lett kan gjenkjennes. Reference is now made to Figure 8. The unique features of the signal 350 generated by the time delay device (40 in Figure 1) versus the signal 360 generated by the perforating gun can be observed, as reported by an acoustic emission transducer. First, the signal 350 from the delay device has a faster fall time than the cannon signal 360. Second, the signal 350 from the delay device has a shorter duration than the cannon signal 360. Third, the signal 350 from the delay device reaches its peak value faster, and falls off more smoothly from there, while the cannon signal 360 has several peaks, and does not fall off evenly. Finally, and most importantly, a predetermined time period separates the signal 350 from the delay device from the cannon firing signal 360 and other previous signals. The signal 350 from the delay device thus has certain unique characteristics by which it can be easily recognized.

Det må imidlertid bemerkes at andre unike signaler også kunne brukes til å oppnå i det vesentlige det samme resultatet. However, it should be noted that other unique signals could also be used to achieve essentially the same result.

Det henvises igjen til figur 1. Registerenheten 48 kan alternativt omfatte et mikroprosessor-basert apparat som overvåker utgangen fra transduceren (300 på figur 6) og gir et signal ved gjenkjennelse av signalmønsteret som er karakteristisk for en vellykket avfyring av perforeringskanonen. Et slikt Mikroprosessor-basert apparat kunne bli konstruert og programmert av en som er kyndig i den nødvendige datamaskin-teknikk, ved bruk av den foregående forklaring som en veiledning. Reference is again made to Figure 1. The register unit 48 may alternatively comprise a microprocessor-based device which monitors the output from the transducer (300 in Figure 6) and gives a signal upon recognition of the signal pattern which is characteristic of a successful firing of the perforating cannon. Such a microprocessor-based apparatus could be constructed and programmed by one skilled in the necessary computer techniques, using the foregoing explanation as a guide.

Mens en foretrukken utførelse av oppfinnelsen er vist og forklart, kan modifikasjoner av denne bli utført av fagfolk på området uten å avvike fra oppfinnelsens ånd. While a preferred embodiment of the invention has been shown and explained, modifications thereof may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the invention.

Claims

1. Apparatus for detecting complete firing of a perforating gun in a borehole, characterized by: a device coupled to the perforating gun to generate a signal; means at the surface of the borehole for receiving signals generated within the borehole; and a device in connection with said receiver device for identifying signals generated by said generator device.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that said signal comprises a time delay of predetermined duration after firing the perforating cannon.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the signal comprises ignition of a charge at the end of the mentioned time delay.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the signal is generated if and only if the perforating cannon is completely fired.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the generating device comprises a time delay device, comprising: a device for connecting said device to the perforating gun; delay charge means coupled to said switching means to fire at a predetermined rate to achieve said time delay; and a drive charge device coupled to the delay charge device for generating said signal.

6. Apparatus in a cased borehole with a tubing string suspended from a wellhead, and with a perforating gun on the lower end of the tubing string, for determining whether the perforating gun has been fully fired, characterized by: a cartridge device attached to the perforating gun, and which generates a signal after the perforating gun is fired; a sensor device at the surface of the borehole for monitoring changes in energy within the borehole and generating electrical signals as a result of such changes; and a recording device for recording the said electrical signals from the sensor device, and for interpreting the said recorded electrical signals, so that the signals from the cartridge device can be recognized as an indication that the perforating gun has been completely fired.

7. Apparatus according to claim 6, characterized by the signal comprising a time delay of predetermined duration, followed by energy generated by the ignition of a charge.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the cartridge device comprises: an amplifier device for connecting the cartridge to the perforating gun; a delay fuse that burns at a predetermined rate; means sensitive to said booster means for igniting the delay fuse if the perforating gun is fully fired; and a device sensitive to said delay fuse for generating said signal.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the device for igniting the delay fuse comprises: a percussion ignition charge; a fuze for igniting the percussive fuze charge, the fuze comprising an annular flange which can be cut off from the fuze by applying a predetermined pressure to the fuze; and a sleeve to slidably receive said fuze and support the annular flange, the sleeve holding the fuze separate from the percussion fuze charge so that complete firing of the perforating gun generates sufficient force to shear the fuze from the annular flange and thereby ignite the percussion ignition charge.

10. Apparatus according to claim 8, characterized in that the device for generating said signal comprises: a housing comprising an open end; an exhaust plug, slidably located inside the open end of the housing; and that the charge is inside the housing and is sensitive to said delay fuse, so that ignition of the charge generates fluid pressure between said housing and the blowout plug, fires the blowout plug from the housing, and releases a fluid bubble.

11. Apparatus according to claim 6, characterized in that the sensor device monitors acoustic energy generated inside the borehole.

12. Apparatus according to claim 6, characterized in that the sensor device transmits movement in the apparatus that extends into the borehole.

13. Apparatus according to claim 6, characterized in that the sensor device monitors a pressure inside the borehole.

14. Apparatus according to claim 6, characterized in that the recording device perceives a microprocessor-based device, comprising: a device for receiving the electrical signals from said sensor device; a device for digitizing the electrical signals; a device for storing digitized electrical signals from the digitizing device; means for comparing the digitized electrical signals with a signal pattern representing complete firing of the perforating gun; and means for indicating the output signal from the comparator means.

15. Procedure for determining whether a perforating gun suspended inside a borehole is completely fired, characterized by the following steps; firing of the perforating cannon; generating a distinctive signal if the perforating gun was fully fired; detecting at the surface energy generated from the borehole at a time prior to firing the cannon; and interpreting the detected energy to determine whether said distinctive signal was generated.

16. Method according to claim 5, characterized in that the generation step comprises: triggering a time delay if and only if the perforating cannon was completely fired; and igniting a charge at the end of said time delay.

17. Method according to claim 16, characterized in that the detection step includes: sensing the presence of energy; and that one gives an electrical signal that indicates this energy.

18. Method according to claim 17, characterized in that the interpretation step comprises: reception of the electrical signal indicating energy; recording the electrical signal on tape; and evaluating the register to determine whether said time delay and charge are present.

19. Method according to claim 17, characterized in that the interpretation step comprises: reception of an electrical signal indicating the energy; digitization of this electrical signal; storage of the digitized electrical signal; comparing the digitized electrical signal with the signal pattern representing complete firing of the perforating gun; and indicating whether the distinctive signal is present.