NO854739L

NO854739L - FLUIDUM PRESSURE-DISARMABLE BOREHOLE DEVICE.

Info

Publication number: NO854739L
Application number: NO854739A
Authority: NO
Inventors: Raymond George Flint; Ray Smith Marlin
Original assignee: Vann Systems Halliburton Co
Priority date: 1984-11-27
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1986-05-28
Also published as: EP0184377A2; MY102012A; EP0184377A3; CA1259561A

Description

Oppfinnelsen vedrører utstyr for bruk nede i borehull, såsom olje- og/eller gassbrønner. The invention relates to equipment for use down boreholes, such as oil and/or gas wells.

Eksplosive innretninger nede i et brønnhull aktiveres vanlig-vis ved"hjelp av tiltak utført fra overflaten. Slike tiltak innbéfatter eksempelvis nedslipping av en detoneringsstang i borehullet, for anslag mot et avfyringshode, overføring av et elektrisk signal til et vaierbetjent eksplosiv nede i hullet, trykksetting fra overflaten, for derved å aktivere en eksplosiv innretning, og manipulering av en rørstreng eller en verktøystreng fra overflaten. Fordi slike tiltak må gjennom-føres på et sted som er fjerntliggende relativt det sted nede i det med fluidum fyllte borehull, hvor eksplosivene befinner seg, kan man ikke være absolutt sikker på at eksplosivene er aktivert, selv om man har truffet de dertil egnede tiltak. Explosive devices down in a wellbore are usually activated by means of measures carried out from the surface. Such measures include, for example, lowering a detonating rod into the borehole, for impact against a firing head, transmission of an electrical signal to a wire-operated explosive down in the hole, pressurisation from the surface, thereby activating an explosive device, and manipulating a pipe string or a tool string from the surface. Because such measures must be carried out at a location that is remote relative to the location down in the fluid-filled borehole, where the explosives are located , one cannot be absolutely sure that the explosives have been activated, even if the appropriate measures have been taken.

Det foreligger derfor et behov for å sikre seg at den eksplosive innretning er desarmert før den trekkes opp fra borehullet og kommer opp til overflaten. There is therefore a need to ensure that the explosive device is defused before it is pulled up from the borehole and comes up to the surface.

I samsvar med et aspekt av oppfinnelsen er det derfor tilveiebragt en anordning for aktivering av en eksplosiv innretning nede i et borehull. Anordningen innbefatter midler for aktivering av den eksplosive innretning i samsvar med en stimulanse, og midler for desarmering av aktiveringsmidlene i samsvar med utøvelsen av et fluidumtrykk derpå. In accordance with one aspect of the invention, a device is therefore provided for activating an explosive device down a borehole. The device includes means for activating the explosive device in accordance with a stimulus, and means for disarming the activation means in accordance with the application of a fluid pressure thereon.

I samsvar med et annet aspekt av oppfinnelsen tilveiebringes det en fremgangsmåte for desarmering av en perforeringskanon nede i et brønnhull, hvilken perforeringskanon har en på trykk reagerende desarmeringsinnretning. Fremgangsmåten innbefatter følgende trekk: utøvelse av øket fluidumtrykk på desarmerings-innretningen over et bestemt nivå, og aktivering av desarmer-ingsinnretningen i samsvar med det økede fluidumtrykk. In accordance with another aspect of the invention, a method is provided for disarming a perforating gun down a wellbore, which perforating gun has a pressure-responsive disarming device. The method includes the following features: exerting increased fluid pressure on the disarming device above a certain level, and activating the disarming device in accordance with the increased fluid pressure.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til The invention shall be described in more detail with reference to

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. IA og IB viser snitt gjennom et trykkbetjent perforer ingskanon-avfyringshode med desarmeringsplugg, fig. 1C viser desarmeringspluggen og The invention shall be described in more detail with reference to the drawings, where: Fig. IA and IB show sections through a pressure-operated perforator ingcannon firing head with disarming plug, fig. 1C shows the disarm plug and

fig. 2 viser et skjematisk riss av et borehull, hvor rørtransporterte perforeringskanoner er plassert for perforering av foringen i en bestemt dybde, og hvor det benyttes et avfyringshode som vist i fig. 1. fig. 2 shows a schematic view of a borehole, where pipe-transported perforating guns are placed for perforating the casing at a certain depth, and where a firing head is used as shown in fig. 1.

I fig. 1 er det vist et fluidumtrykk-betjent avfyringshode for pérforeringskanoner som benyttes i olje- og/eller gassbrønner. I fig. IA er det vist en i hovedsaken sylindrisk desarmeringsstubb 12 som er forsynt med en gjengetapp 14 i en første ende av avfyringshodet 10. Med denne gjengetapp kan avfyringshodet skrus sammen med et annet verktøy eller settes inn i en rør-streng. Stubbens 12 andre ende har gjenger og er skrudd sammen med et rørelement 15. En O-ring 18 gir fluidumtetning mellom stubben 12 og rørelementet 15. To settskruer 20 sikrer forbindelsen mellom stubben 12 og rørelementet 15. In fig. 1 shows a fluid pressure-operated firing head for perforating guns used in oil and/or gas wells. In fig. IA shows a mainly cylindrical disarming stub 12 which is provided with a threaded stud 14 at a first end of the firing head 10. With this threaded stud, the firing head can be screwed together with another tool or inserted into a pipe string. The other end of the stub 12 has threads and is screwed together with a pipe element 15. An O-ring 18 provides a fluid seal between the stub 12 and the pipe element 15. Two set screws 20 secure the connection between the stub 12 and the pipe element 15.

I rørelementets 15 andre ende er det skrudd sammen med en stempelkammer-stubb 22. I denne gjengeforbindelsen er det lagt inn en O-ring 24, og forbindelsen sikres med et par settskruer 26. En mellomstubb 23 er skrudd på stubben 22. Også i denne forbindelsen er det lagt inn en tettende O-ring 25, og forhind-re ls e n .e r sikret med et _par . s e 11 s_k rue r .27. Som vist i fig. lb er stubben 23 skrudd inn i et rørformet hus 2.8. Også her er At the other end of the tube element 15, it is screwed together with a piston chamber stub 22. An O-ring 24 is inserted into this threaded connection, and the connection is secured with a pair of set screws 26. An intermediate stub 23 is screwed onto the stub 22. Also in this connection, a sealing O-ring 25 has been inserted, and the obstacles are secured with a _pair. s e 11 s_k rue r .27. As shown in fig. lb, the stump 23 is screwed into a tubular housing 2.8. Also here is

."■.det lagt inn en tettende O-ring 30, og forbindelsen sikres med lito settskruer 32. Husets 28 andre ende er iorsynt med en . .gjengemuffe 36, beregnet .for fluidumtett forbindelse med husetVt.il en perf oreringskanon.. -.l^.;—.. .'Som vist i fig. IA er et desarmeringsstempel 40 glidbart an. ; ordnet inne i desarmerings-stubben 12. Desarmeringsstempelet er fluidumtett avtettet mot innerveggen i stubben 12 ved hjelp av en O-ring 42. I stempelet ■ 40 er det utformet fire tverr-porter 44 som i utgangsstillingen flukter med tilsvarende port-,er .46 i desarmeringsstubben 12. Desarmeringsstempelet 40 har len gjennomgående sentral aksial boring 48 som står i forbindelse med portene 44, slik at yttersiden av desarmeringsstubben 12 og avfyringshodet 10 har fluidumtrykkforbindelse med innerrommet i desarmeringsstubben 12 og derved også, til å begynne med, med innerrommet i verktøyet eller rørseksjonen som er koplet til avfyringshodet 10 ved tappenden 14. Flere skjærpinner 50 holder desarmeringsstempelet 40 fast i aksialret-ningen relativt desarmeringsstubben 12. A sealing O-ring 30 is inserted, and the connection is secured with litho set screws 32. The other end of the housing 28 is fitted with a threaded sleeve 36, designed for a fluid-tight connection with the housing and a perforating gun. .l^.;—.. .'As shown in Fig. IA, a disarming piston 40 is slidably arranged inside the disarming stub 12. The disarming piston is fluid-tightly sealed against the inner wall of the stub 12 by means of an O-ring 42. Four transverse ports 44 are formed in the piston ■ 40 which in the initial position align with corresponding ports 46 in the disarming stub 12. The disarming piston 40 has a smooth central axial bore 48 which is in connection with the ports 44, so that the outside of the disarming stub 12 and the firing head 10 is in fluid pressure communication with the interior of the disarm stub 12 and thereby also, initially, with the interior of the tool or pipe section connected to the firing head 10 at the pin end 14. Several shear pins 50 hold the disarm the piston 40 fixed in the axial direction relative to the disarming stub 12.

I fig. 1C er det vist en desarmeringsplugg 54. Denne er utformet med et nedre, i hovedsaken sylindrisk parti 56 beregnet for plassering i boringen 48 i stempelet 40. Tetning tilveiebringes ved hjelp av en mansjett-tetning 58 som er plassert på det nedre avsnitt 56. Desarmeringspluggen 54 er også forsynt med en oppfiskingshals 60 som muliggjør en opptaging av pluggen 54, om så ønskes. In fig. 1C, a disarming plug 54 is shown. This is designed with a lower, essentially cylindrical portion 56 intended for placement in the bore 48 in the piston 40. Sealing is provided by means of a cuff seal 58 which is placed on the lower section 56. The disarming plug 54 is also provided with a fishing neck 60 which enables the plug 54 to be taken in, if desired.

På utsiden av rørelementet 15 og desarmeringsstubben 12 er det glidbart montert en desarmeringshylse 64. Desarmeringsstubben 12 er forsynt med fire aksielle spor 66 (bare to er vist i fig. IA) som går gjennom stubbveggen i området ved desarmeringshyls-ens 64 hosliggende ende. Fire skruer 70 (bare to er vist i fig. IA) er skrudd inn i desarmeringsstempelet 40 og går radielt A disarming sleeve 64 is slidably mounted on the outside of the pipe element 15 and the disarming stub 12. The disarming stub 12 is provided with four axial grooves 66 (only two are shown in Fig. IA) which go through the stub wall in the area of the disarming sleeve 64's adjacent end. Four screws 70 (only two are shown in Fig. 1A) are screwed into the disarming piston 40 and run radially

ut gjennom sporene 66 og inn i fire sirkulære boringer i desarmeringshylsen 64. En glidebevegelse av stempelet 40 innover i fra tappenden 14 vil således bevirke at hylsen 64 glir over stubben 12 og rørelementet 15, med begrensning av den aksiale glidebevegelse som bestemt av sporlengden. En skulder 72 i mel-,lomstubben 23 tjener til å hindre en ytterligere aksialbeveg-• else av hylsen 64 med avskjæring av skruene 70, hvorved man eventuelt ville miste kontrollen over hylsen 64. out through the grooves 66 and into four circular bores in the disarming sleeve 64. A sliding movement of the piston 40 inwards from the pin end 14 will thus cause the sleeve 64 to slide over the stub 12 and the pipe element 15, with limitation of the axial sliding movement as determined by the groove length. A shoulder 72 in the intermediate stump 23 serves to prevent a further axial movement of the sleeve 64 with cutting off the screws 70, whereby one would possibly lose control over the sleeve 64.

I fig. IB er vist hvordan en detonerings-initiator 80 er plassert inne i en sentral boring i et holdeelement 82. Dette holdeelement er plassert inne i huset 28 ved husets muffeende 36, slik at når en perforeringskanon skrus inn i muffen vil dens ende få anlegg mot initiatoren 80 og holdedelen 82, hvorved disse komponenters bevegelse ut av huset 28 hindres. Mellom holdedelen 82 og innerveggen i huset 28 er det lagt inn to 0-ringer 84 . In fig. IB is shown how a detonation initiator 80 is placed inside a central bore in a holding element 82. This holding element is placed inside the housing 28 at the sleeve end 36 of the housing, so that when a perforating gun is screwed into the sleeve, its end will come into contact with the initiator 80 and the holding part 82, whereby the movement of these components out of the housing 28 is prevented. Between the holding part 82 and the inner wall of the housing 28, two 0-rings 84 have been inserted.

Detonerings-initiatoren 80 er en slagdetonator som vil giThe detonation initiator 80 is an impact detonator which will provide

en detoneringseffekt til perforeringskanonen når initiatoren treffes av en tennbolt 86. Mellom initiatoren 80 og innerveggen i holdedelen 82 er det lagt inn flere O-ringer 90. Initiatoren 80 kan eksempelvis benytte en perkusjonsfenghette som vist og a detonation effect for the perforating gun when the initiator is hit by a firing pin 86. Several O-rings 90 are inserted between the initiator 80 and the inner wall of the holding part 82. The initiator 80 can, for example, use a percussion cap as shown and

beskrevet i US-patentsøknad 587,344 av 8.3.1984. En egnet feng-hetteblanding kan innbefatte 41 vekt-% titan og 59 vekt-% kalimperklorat som er komprimert til en tetthet på fra 2,3 described in US patent application 587,344 of 8.3.1984. A suitable feng cap composition may include 41 wt% titanium and 59 wt% potassium perchlorate compacted to a density of from 2.3

til 2,5 gm/cc under utnyttelse av et komprimeringstrykk påto 2.5 gm/cc utilizing a compression pressure of

fra 1050 til 3500 kg/cm3 .from 1050 to 3500 kg/cm3.

Tennbolten 86 bæres av et plungerstempel 94 som er glidbart anordnet i en sentral boring i et plungerhus 96 som ligger an The ignition bolt 86 is carried by a plunger piston 94 which is slidably arranged in a central bore in a plunger housing 96 which is

mot holdedelen 82. Plungerstempelets 94 ytterflate er avtettet mot boringen i huset 96 med et^par-O-ringer 98. Plungerhuset against the holding part 82. The outer surface of the plunger piston 94 is sealed against the bore in the housing 96 with a pair of O-rings 98. The plunger housing

96 holdes mellom holdedelen 82 og en skulder 100 i huset 28, slik at"plungerhuset ikke kan bevege seg i forhold til huset 28. En ringformet støtdemper 101 er lagt inn mellom holdedelen 82 og plungerhuset 96 og tjener til å.hindre skader på plungerstempelet 94 ved avfyringen. Huset 96 er~avtettet mot huset 28 ved hjelp av to O-ringér 102. Plungerhuset 96 har et avsnitt 106bmed redusert:diameter og her ér'det r tatt ut fire radielle sirkulære boringer ,(bare to.-er\vist- i -fig. IB) hvor det er 96 is held between the holding part 82 and a shoulder 100 in the housing 28, so that the plunger housing cannot move in relation to the housing 28. An annular shock absorber 101 is inserted between the holding part 82 and the plunger housing 96 and serves to prevent damage to the plunger piston 94 the housing 96 is sealed against the housing 28 by means of two O-rings 102. The plunger housing 96 has a section 106b of reduced diameter and here four radial circular bores are taken out, (only two are shown) - i -fig. IB) where it is

■ 'plassert en respektiv stålkule 108. Hver slik stålkule ligger rålet halvsirkulært omkretsspor i plungerstempelet 94 og holdes på,plass av en begerformet kulefrigjøringsdel 110 som er plass v. ert over plungerhusets 96 avsmalnede parti 106 og er løsbart festet til dette ved hjelp av flere skjærpinner 112. Skjærpinnene 112 holdes på plass ved hjelp av en i hovedsaken sylindrisk 'pinneholder 114 som er skrudd på kulefrigjøringsdelen 110 og hindrer skjærpinnene 112 i å gli ut. ■ 'placed a respective steel ball 108. Each such steel ball lies in a rough semi-circular circumferential groove in the plunger piston 94 and is held in place by a cup-shaped ball release part 110 which is positioned above the tapered portion 106 of the plunger housing 96 and is releasably attached to this by means of several cutting pins 112. The cutting pins 112 are held in place by means of a mainly cylindrical pin holder 114 which is screwed onto the ball release part 110 and prevents the cutting pins 112 from sliding out.

Kulefrigjøringsdelen 110 er skrudd sammen med en stang 120. Stangen 120 går fra frigjøringsdelen 110 og aksialt gjennom huset 28, mellomstubben 23 og stempelkammer-stubben 22 (fig. IA). Et første stempel 122 er skrudd sammen med stangen 120 og er plassert i en sentral boring i stempelkammer-stubben 22. Stempelet 122 er fluidumavtettet mot den sentrale boring i stubben 22 ved hjelp av to O-ringer 130. The ball release part 110 is screwed together with a rod 120. The rod 120 runs from the release part 110 and axially through the housing 28, the intermediate stub 23 and the piston chamber stub 22 (fig. IA). A first piston 122 is screwed together with the rod 120 and is placed in a central bore in the piston chamber stub 22. The piston 122 is fluid-sealed against the central bore in the stub 22 by means of two O-rings 130.

Stempelet 122 er utformet med en første, relativ stor boring 123 som går fra stempelendene 124 i retning mot avfyringshodet 10 muffeende 36 og avsluttes mot en ringskulder 125 inne i stempelet 122. En andre, med mindre diameter utført boring 126 går fra ringskulderen 125 og videre inn i stempelet 122. Denne andre boring 126 ender i en innervegg 127 i stempelet 122. Fra denne innervegg eller bunn 127 går det flere fluidumpassasjer 128 ut til stempelenden, idet de altså munner i stempelendef laten 129....... The piston 122 is designed with a first, relatively large bore 123 which runs from the piston ends 124 in the direction towards the firing head 10 sleeve end 36 and terminates against an annular shoulder 125 inside the piston 122. A second, smaller diameter bore 126 runs from the annular shoulder 125 onwards into the piston 122. This second bore 126 ends in an inner wall 127 in the piston 122. From this inner wall or bottom 127, several fluid passages 128 go out to the piston end, as they thus open into the piston end surface 129.

Et andre stempel 132 er utformet med et første avsnitt 133 som går delvist inn i boringen 126 i stempelet 122, med glidepas-ning i boringen 126. Mellom stempelavsnittet 133 og boringen 126 er det lagt inn en O-ring 134. Stempelpartiet 133 strekker seg ut fra boringen 12 6 i retning mot avfyringshodets tappende 14 og går over i et andre stempelavsnitt 135, som har større diameter og er glideinnpasset i boringen 123 i stempelet 122. Også her er det lagt inn en O-ring 136. Mellom stempelavsnitt-ets 133 ytterflate og veggen i boringen 123 i stempelet 122 er det dannet et ringformet luftkammer 13 7. A second piston 132 is designed with a first section 133 which goes partially into the bore 126 in the piston 122, with a sliding fit in the bore 126. Between the piston section 133 and the bore 126, an O-ring 134 has been inserted. The piston part 133 extends out from the bore 12 6 in the direction towards the firing head's tapping 14 and passes into a second piston section 135, which has a larger diameter and is slidably fitted into the bore 123 in the piston 122. Here, too, an O-ring 136 has been inserted. Between the piston section 133 outer surface and the wall of the bore 123 in the piston 122 an annular air chamber 13 7 is formed.

En skjærpinnering 138 ligger an mot skulderen 125 og er løs-bart fastgjort til stempelet 132 ved hjelp av flere skjærpinner 139. Skjærpinnene 139 og skjærpinneringen 138 holder således stempelet 132 igjen mot en bevegelse innover i stempelet 122, helt til det utøves en stor nok innskyningskra.ft til å skjære av pinnene 139. En skiveformet stempelstopper 140 ligger an mot boringsbunnen 127 i stempelet 122 og er forsynt med flere fluidumpassasjer som siker fluidumforbindelsen mellom boringen 126 og passajene 128. Stempelstopperen 140 tjener til å dempe støtet mellom stempelavsnittet 133 og stempelborings-bunnen 127. A shear pin ring 138 rests against the shoulder 125 and is releasably attached to the piston 132 with the help of several shear pins 139. The shear pins 139 and the shear pin ring 138 thus hold the piston 132 against a movement inwards in the piston 122, until a sufficiently large force is exerted .ft to cut off the pins 139. A disc-shaped piston stopper 140 rests against the bore bottom 127 in the piston 122 and is provided with several fluid passages that seal the fluid connection between the bore 126 and the passages 128. The piston stopper 140 serves to dampen the shock between the piston section 133 and the piston bore bottom 127.

I stempelets 132 avsnitt 135 er det tatt ut en radiell portIn the piston's 132 section 135, a radial port has been taken out

141 som har fluidumforbindelse med volumrommet 177 inne i rør-elementet 15. En langsgående port 142 har fluidumforbindelse med porten 141 og går gjennom stempelet 132. Denne port 142 141 which has a fluid connection with the volume space 177 inside the tube element 15. A longitudinal port 142 has a fluid connection with the port 141 and passes through the piston 132. This port 142

har fluidumforbindelse med det volumrom som ligger mellom stempelavsnittet 133, boringen 126 i stempelet 122 og stopperen 140. Når således stempelet 132 er holdt i den stilling som er vist i fig. IA, vil det være fluidumforbindelse mellom volum-rommene 177 og yttersiden av stempelet 122 på den ene side og fluidumvolumet ved stempelsiden 129 på den andre siden. Dette volumrom er fyllt med et rent fluidum, såsom olje eller disel-olje, slik at de trange passasjene gjennom stopperen 140 og passasjene 128 i stempelet 122 ikke tilstoppes av partikler som forefinnes i brønnfluidet på utsiden av avfyringshodet 10. has a fluid connection with the volume space that lies between the piston section 133, the bore 126 in the piston 122 and the stopper 140. Thus, when the piston 132 is held in the position shown in fig. IA, there will be fluid connection between the volume spaces 177 and the outer side of the piston 122 on the one side and the fluid volume at the piston side 129 on the other side. This volume space is filled with a clean fluid, such as oil or diesel oil, so that the narrow passages through the stopper 140 and the passages 128 in the piston 122 are not clogged by particles that are present in the well fluid on the outside of the firing head 10.

Det er lagt inn to O-ringer 146 i stempelet 132. Disse O-ringer tetter mellom porten 141 og volumrommet .177^i .rørelementet 15 når stempelet 132 er skjøvet helt inn i.stempelets 122. Two O-rings 146 have been inserted into the piston 132. These O-rings seal between the port 141 and the volume space 177 in the pipe element 15 when the piston 132 is pushed all the way into the piston 122.

Inne i rørelementet 15 er det anordnet et løst stempel 170. Dette er glidbart:inne i rørelementet 15 og er avtettet mot rør-elementets.innervegg ved hjelp av to O-ringer.172..Dette løse stempel. 170 avgrenser således en del av volumet inne i rørele-mentet 15 >-..mot ^tappenden 14.. Stempelet 170 påvirkes av brønn-- fluidum som kommer inn gjennom portene 4 6 og portene 44. Rom-met på denne siden av stempelet 170 står også i forbindelse med /det.indre..løp. i-røret eller et verktøy som-er skrudd på tappenden.14, idet porten eller boringen 48 gir slik forbindelse gjennom,stempelet 40. I det frie stempel 170 er det uttatt .flere porter 173 som er lukket av en brytbar membran 174. Bruk av membranen 174 hindrer en oppbygging av et trykkdifferensial mellom volumrommet 177 og utsiden av avfyringshodet 10. , Volumet mellom stempelet 170 og desarmeringsstubben 12 er beteg-net med 175. A loose piston 170 is arranged inside the pipe element 15. This is slidable inside the pipe element 15 and is sealed against the inner wall of the pipe element by means of two O-rings. 172. This loose piston. 170 thus delimits part of the volume inside the stirring element 15 >-..towards the tap end 14.. The piston 170 is affected by well fluid which enters through the ports 4 6 and the ports 44. The space on this side of the piston 170 is also in connection with /det.indre..løp. the i-tube or a tool which is screwed onto the spigot end 14, as the port or bore 48 provides such a connection through the piston 40. In the free piston 170, several ports 173 are taken out which are closed by a breakable membrane 174. Use of the membrane 174 prevents a build-up of a pressure differential between the volume space 177 and the outside of the firing head 10. The volume between the piston 170 and the disarming stub 12 is denoted by 175.

Nok et, fritt-stempel 176 er anordnet på den andre siden av stemplet 122 og gir glidetetning mot innerveggen i mellomstubben 23 ved hjelp av to O-ringer 178. Mot stangen 120 er dette frie stempel 176 avtettet ved hjelp av to O-ringer 180. Stempelet 176 avgrenser et kammer 181 som er fyllt med nitrogen gjennom en enveis ventil 182 (fig. IB). I enden av mellomstubben 23 er det som vist uttatt en aksial boring med mindre diameter, og her dannes det fludiumtetning mot stangen 120 ved hjelp av to O-ringer 186 (fig. IB). Another, free piston 176 is arranged on the other side of the piston 122 and provides a sliding seal against the inner wall of the intermediate stub 23 by means of two O-rings 178. Against the rod 120, this free piston 176 is sealed by means of two O-rings 180 The piston 176 defines a chamber 181 which is filled with nitrogen through a one-way valve 182 (Fig. 1B). At the end of the intermediate stub 23, as shown, an axial bore of smaller diameter is taken out, and here a fluid seal is formed against the rod 120 by means of two O-rings 186 (fig. 1B).

Ved denne enden av mellomstubben 23 er det i huset 28 uttatt fire radielle porter 190 (bare to er vist i fig. IB). Gjennom disse radielle porter kan fluidumtrykket på utsiden av avfyringshodet 20 forplante seg inn i kammeret som.dannes mellom 0-ringene 186 og nok et fritt stempel 192 som er forsynt med O-ringer 194 og 196 som tetter henholdsvis mot innerveggen i huset 28 og stangen 120. Volumrommet 200, som begrenses av innerveggen i huset 28, stangen 120, det frie stempel 192 og holdedelen 96, er fyllt med et rent fluidum, eksempelvis olje eller dieselolje. Stempelet 192 er forsynt med flere porter som er lukket med en membran 193. Som membranen 174 i stempelet 170 tjener membranen 193 til å hindre en oppbygging av et trykkdifferensiale mellom volumet 200 og utsiden av avfyringshodet 10. En bruddskiveholder 201 innbefatter en gjennomgående port som holdes lukket av en brytbar skive 202 som er skrudd inn i ytterveggen i huset 28. Skiven 202 utsettes for trykket i volumet 200 på innsiden og utsettes for borehulltrykket på utsiden. Skiven 202 er valgt slik at den vil briste spontant når trykkdifferensialet overskrider 35 kg/cm2 . Det dannes her således en anordning for avlasting av trykket i volumet 200 når avfyringshodet 10 trekkes opp fra borehullet. At this end of the intermediate stub 23, four radial ports 190 are taken out in the housing 28 (only two are shown in Fig. 1B). Through these radial ports, the fluid pressure on the outside of the firing head 20 can propagate into the chamber which is formed between the O-rings 186 and another free piston 192 which is provided with O-rings 194 and 196 which respectively seal against the inner wall of the housing 28 and the rod 120. The volume space 200, which is limited by the inner wall of the housing 28, the rod 120, the free piston 192 and the holding part 96, is filled with a clean fluid, for example oil or diesel oil. The piston 192 is provided with several ports which are closed by a diaphragm 193. Like the diaphragm 174 in the piston 170, the diaphragm 193 serves to prevent a build-up of a pressure differential between the volume 200 and the outside of the firing head 10. A rupture disk holder 201 includes a through port which is held closed by a breakable disk 202 which is screwed into the outer wall of the housing 28. The disk 202 is exposed to the pressure in the volume 200 on the inside and is exposed to the borehole pressure on the outside. Disc 202 is chosen so that it will burst spontaneously when the pressure differential exceeds 35 kg/cm2. A device is thus formed here for relieving the pressure in the volume 200 when the firing head 10 is pulled up from the borehole.

Et mulig nede i hullet arrangement hvor man benytter avfyringshodet i fig. 1 er vist i fig. 2, som viser et avsnitt av et borehull forsynt med en foring 210. en rørstreng 214 er ved sin nedre ende sammenkoplet med tappenden 14 til avfyringshodets desarmeringsstubb 12. Avfyringshodets muffeende 36 er skrudd sammen med en streng av perforeringskanoner 218 som er plassert i et foringsavsnitt 220 som man ønsker å perforere ve3d hjelp av kanonene 218. Nederst er det montert en detekter-ingsanordning 222. Hensikten med denne er at den skal sende et signal opp gjennom rørstrengen 214 til brønnhodet etter en viss tidsforsinkelse som tilveiebringes av et forbrennings-tid-forsinkelseselement som er inkorporert i detekteringsinnretningen 222. Detekteringsinnretningen 222 kan f.eks. være av en type som er vist og beskrevet i US-patentsøknad 505,911 av 20.6.1983. A possible down-hole arrangement using the firing head in fig. 1 is shown in fig. 2, which shows a section of a borehole provided with a casing 210. a pipe string 214 is connected at its lower end to the pin end 14 of the firing head disarming stub 12. The firing head socket end 36 is screwed together with a string of perforating guns 218 which are placed in a casing section 220 which you want to perforate with the help of the guns 218. A detection device 222 is mounted at the bottom. The purpose of this is that it should send a signal up through the pipe string 214 to the wellhead after a certain time delay provided by a combustion time- delay element which is incorporated in the detection device 222. The detection device 222 can e.g. be of a type shown and described in US patent application 505,911 of 20.6.1983.

Så snart kanonene 218 er plassert i det ønskede avsnitt 220 settes en pakning 226 over avfyringshodet 10, hvorved man iso-lerer foringsringrommet under pakningen mot ringrommet over pakningen. I det i fig. 2 viste arrangement aktiveres afyr- ingshodet 10 for avfyring av perforeringskanonene 218 ved hjelp av en totrinns-prosedyre, idet først rørtrykket som virker gjennom porten 48 i desarmeringsstempelet 12, økes over en første bestemt verdi over det hydrostatiske trykk, for således å armere avfyringshodet 10, hvoretter avfyringshodet. bringes -til -avfyring ved at trykket i rørstrengen senkes til-ét^åndré-trykknivå;1Rørledningstrykket tilføres gjennom porten eller boringen 48 som går gjennom tappenden 14. Trykket i volumet 175 økes tilsvarende. Dette trykk overføres As soon as the guns 218 are placed in the desired section 220, a gasket 226 is placed over the firing head 10, thereby isolating the liner annulus below the gasket from the annulus above the gasket. In that in fig. 2 arrangement, the firing head 10 is activated for firing the perforating guns 218 by means of a two-stage procedure, whereby first the tube pressure acting through the port 48 in the disarming piston 12 is increased above a first determined value above the hydrostatic pressure, so as to arm the firing head 10 , after which the firing head. is brought -to -firing by lowering the pressure in the pipe string to one-breath pressure level; 1 The pipeline pressure is supplied through the port or bore 48 which passes through the tap end 14. The pressure in the volume 175 is increased accordingly. This pressure is transferred

i hovedsaken fullt ut via stempelet 170 til fluidet i -volumet 177 på den andre siden av stempelet, trykket kan forplante seg fra volumet 177 gjennom portene 141, 142 og 122 mot det essentially fully via the piston 170 to the fluid in the volume 177 on the other side of the piston, the pressure can propagate from the volume 177 through the ports 141, 142 and 122 towards the

frie stempel 176, og nitrogengassen i volumet 181 vil derfor være i likevekt med trykket i volumene 177 og 175. free piston 176, and the nitrogen gas in volume 181 will therefore be in equilibrium with the pressure in volumes 177 and 175.

Når trykket i volumet 177 øker, vil kraften som virker på stempelet 132 øke, helt til skjærpinnene 139 avskjæres, hvoretter stempelet 132 glir inn i stempelet 122, til anslag mot stempelstopperen 140. O-ringene 146 gir fluidumtetning mellom stempelavsnittet 135 og stempelboringen 123 og stenger av porten 141 mot volumet 177. Det følger herav at fluidumtrykket i nitrogenkammeret 181, såvel som det fluidumtrykk som virker mot bunnen 129 i boringen i stempelet 122, vil være avstengt. Det er ikke nødvendig å kjenne det hydrostatiske trykk helt eksakt når man på denne måten benytter rørled-ningstrykket for armering av avfyringshodet 10, fordi det bare kreves at man øker rørledningstrykket tilstrekkelig til at man er relativ sikker på at skjærpinnene 139 er av-skårne. Dersom avfyringshodet av en eller annen grunn ikke armeres på denne måten, kan man gjenta prosedyren relativt lett og raskt. Den kraft hvormed stempelet 132 slår an mot bunnen 127 vil i stor grad absorberes av stempelstopperen 140. Derved hindres skader på utstyret og man hiunder også en for tidlig avfyring av avfyringshodet 10 fordi støtbe- - lastningen på skjærpinnene 112 reduseres ved at stempelet 132 slår mot stopperen 140. When the pressure in the volume 177 increases, the force acting on the piston 132 will increase, until the shear pins 139 are cut off, after which the piston 132 slides into the piston 122, to abut against the piston stopper 140. The O-rings 146 provide a fluid seal between the piston section 135 and the piston bore 123 and closes the port 141 towards the volume 177. It follows from this that the fluid pressure in the nitrogen chamber 181, as well as the fluid pressure acting against the bottom 129 in the bore in the piston 122, will be shut off. It is not necessary to know the hydrostatic pressure exactly when using the pipeline pressure in this way for arming the firing head 10, because it is only required that the pipeline pressure be increased sufficiently to be relatively certain that the shear pins 139 have been cut off. If for some reason the firing head is not armed in this way, the procedure can be repeated relatively easily and quickly. The force with which the piston 132 strikes the bottom 127 will be largely absorbed by the piston stopper 140. This prevents damage to the equipment and also prevents a premature firing of the firing head 10 because the shock load on the shear pins 112 is reduced by the piston 132 striking against the stopper 140.

Av fig. IB ser man at trykket i det nedre ringrom kan forplante seg inn i huset 28 gjennom portene 190 og således virke på fluidet i volumet 200 via det frie stempel 192. Fluidumtrykket i volumet 200 vil virke mot overflaten til plungerstempelet 94. Plungerstempelet hindres i å bevege seg, med tilhørende bevegelse av tennbolten 86, så lenge kulen 108 holdes på plass i sperrestillingen. Når rørledningtrykket reduseres etter trykk-økningen, som tjente til å armere avfyringshodet som beskrevet foran, vil den kraft som virker på stempelet 122 og som tilveiebringes av trykket som virker mot bunnen 129 og det reduserte trykk på den andre siden av stempelet 122, koples til frigjør-ingsdelen 110 gjennom stangen 120. Når denne kraft blir stor nok vil skjærpinnene 112 svikte og stempelet 122 vil da drives i retning mot tappenden 14 og trekke med seg kulefrigjørings-delen 110 slik at kulene 108 frigjøres og plungerstempelet 94 blir fritt. Tennbolten 86 vil da drives inn i initiatoren 80 under påvirkning av det hydrostatiske trykk som virker på plungerstempelet 94. Initiatoren 80 gir en detoneringseffekt som utnyttes for avfyring av kanonene 218. From fig. IB one can see that the pressure in the lower annulus can propagate into the housing 28 through the ports 190 and thus act on the fluid in the volume 200 via the free piston 192. The fluid pressure in the volume 200 will act against the surface of the plunger piston 94. The plunger piston is prevented from moving itself, with associated movement of the ignition bolt 86, as long as the ball 108 is held in place in the locking position. When the pipeline pressure is reduced after the pressure increase, which served to arm the firing head as described above, the force acting on the piston 122 and which is provided by the pressure acting against the bottom 129 and the reduced pressure on the other side of the piston 122, will be coupled to the release part 110 through the rod 120. When this force becomes great enough, the shear pins 112 will fail and the piston 122 will then be driven in the direction of the pin end 14 and pull the ball release part 110 with it so that the balls 108 are released and the plunger piston 94 becomes free. The ignition bolt 86 will then be driven into the initiator 80 under the influence of the hydrostatic pressure acting on the plunger piston 94. The initiator 80 provides a detonation effect which is utilized for firing the cannons 218.

Avfyringshodet 10 kan utføres for armering og avfyring under utnyttelse av et bredt fluidumtrykk-verdiområde som bestemmes fra gang til gang, idet man helt enkelt velger egnede skjærpinner 112 og 139. Det er således mulig å tilveiebringe et avfyringshode, eller en annen eksplosjonsinitiator, som kan avfyres enten ved, over eller under det hydrostatiske trykk. Avfyringshodet i foreliggende utførelseseksempel er særlig egnet i de tilfeller hvor det er ønskelig å perforere foringen i et borehull med en underbalansert tilstand, og krever bare en regulering av rørledningstrykket for utførelse av avfyrings-sekvensen. The firing head 10 can be designed for arming and firing using a wide range of fluid pressure values which is determined from time to time, by simply selecting suitable shear pins 112 and 139. It is thus possible to provide a firing head, or another explosion initiator, which can fired either at, above or below the hydrostatic pressure. The firing head in the present embodiment is particularly suitable in those cases where it is desirable to perforate the casing in a borehole with an underbalanced condition, and only requires a regulation of the pipeline pressure for carrying out the firing sequence.

Ved en eksempelvis gjennomføring av fremgangsmåten blir kanonene 218 og avfyringshodet 10 kjørt ned i brønnen ved hjelp av rørstrengen 214. Før pakningen 226 settes pumpes et lett fluidum ned gjennom rørstrengen for derved å sirkulere bore- slam ut av rørstrengen 214 gjennom portene 46 i desarmerings-stubben 12. Dersom det dermed oppnås en tilstrekkelig under-balanse, så settes pakningen 226. Dersom det er nødvendig å redusere trykket i avsnittet 220 til en enda lavere verdi på perforeringstidspunktet, så kan fluidet i rørstrengen 214 sir-kuleres ut ved at man pumper nitrogen ned gjennom rørstrengen og så setter pakningen 226, eller ved at man setter pakningen og så trekker ut en ønsket mengde fluidum fra rørstrengen 214. Hvis det da foreligger en full søyle med lett fluidum i rør-strengen 214 så kan pumpetrykket økes, slik at trykket i porten 48 økes tilstrekkelig til armering av avfyringshodet. Foreligger det ikke en full fluidumsøyle i rørstrengen 214 så kan nitrogen pumpes ned på toppen av en delsøyle for derved å opp-nå det nødvendige armeringstrykk. Deretter reduseres enten pumpetrykket eller nitrogen slippes av, helt til det forutbe-stemte avfyringstrykk er nådd, hvoretter kanonene 218 avfyres ved hjelp av avfyringshodet 10. In an exemplary implementation of the method, the guns 218 and the firing head 10 are driven down into the well using the pipe string 214. Before the gasket 226 is placed, a light fluid is pumped down through the pipe string to thereby circulate drilling mud out of the pipe string 214 through the ports 46 in the disarming stub 12. If a sufficient under-balance is thereby achieved, then the gasket 226 is placed. If it is necessary to reduce the pressure in the section 220 to an even lower value at the time of perforation, then the fluid in the pipe string 214 can be circulated out by pumping nitrogen down through the pipe string and then putting the gasket 226, or by putting the gasket and then extracting a desired amount of fluid from the pipe string 214. If there is then a full column of light fluid in the pipe string 214, then the pump pressure can be increased, so that the pressure in port 48 is increased sufficiently to arm the firing head. If there is not a full column of fluid in the pipe string 214, then nitrogen can be pumped down on top of a partial column to thereby reach the required reinforcement pressure. Then either the pump pressure is reduced or nitrogen is released, until the predetermined firing pressure is reached, after which the guns 218 are fired by means of the firing head 10.

Når man ønsker å desarmere avfyringshodet 10 kan dette primært skje ved hjelp av desarmeringsmidler som reagerer på en øking av trykket som virker på desarmeringsstempelet 40, f.eks. til-ført gjennom rørstrengen, hvorved stempelet 40 tvinges til å forskyve seg og således effektivt hindrer en etterfølgende aktivering av avfyringshodet. Under henvisning til fig. IA vil en desarmeringssekvens for utførelsen i fig. 1 innbefatte at man først slipper desarmeringspluggen 54 (fig. 1C) ned gjennom rørstrengen og til anlegg i porten eller boringen 48 i desarmeringsstempelet 40. Mansjetten 58 på desarmeringspluggen 54 vil tette mot veggen i porten 48, slik at rørstrengtrykket kan økes slik at det tilveiebringes et trykkdifferensiale over desarmeringsstempelet 40. Når dette trykkdifferensiale når en bestemt verdi vil skjærpinnene 50, som holder desarmeringsstempelet stille i forhold til desarmeringsstubben 12, brytes og stempelet 40 vil da bevege seg innover i retning fra tappenden 14. Fordi desarmeringshylsen 64 er koplet til stempelet ved hjelp av skruene 70 vil også desarmeringshylsen bevege seg nedover, dvs. i retning fra tappenden 14. When one wishes to disarm the firing head 10, this can primarily be done with the aid of disarming means which react to an increase in the pressure acting on the disarming piston 40, e.g. supplied through the pipe string, whereby the piston 40 is forced to displace and thus effectively prevents a subsequent activation of the firing head. With reference to fig. IA will be a disarming sequence for the embodiment in fig. 1 include first dropping the disarming plug 54 (Fig. 1C) down through the pipe string and into abutment in the port or bore 48 in the disarming piston 40. The sleeve 58 on the disarming plug 54 will seal against the wall of the port 48, so that the pipe string pressure can be increased so that it is provided a pressure differential across the disarming piston 40. When this pressure differential reaches a certain value, the shear pins 50, which keep the disarming piston stationary in relation to the disarming stub 12, will break and the piston 40 will then move inwards in the direction from the pin end 14. Because the disarming sleeve 64 is connected to the piston by with the help of the screws 70, the disarming sleeve will also move downwards, i.e. in the direction from the pin end 14.

I desarmeringshylsen 64 er det uttatt åtte porter 230 (bare to er vist i fig. IA). I mellomstubben 23 er det tatt ut fire porter 232 som gir forbindelse fra utsiden og inn til det flu-idumvolum som befinner seg på den siden av stempelet 122 som vender fra tappenden 14. Så lenge desarmeringshylsen 64 er i den_,i.fig. IA viste stilling vil portene 232 være stengt ved hjelp av de to 6-ringer 234,_en på hver side av raden av porter 232, hvilke O-ringer tetter mellom stubben 23 og hylsen 64. Når imidlertid hylsen 64 er beveget langt nok i retning fra tappenden 14 som følge av - stempelets 40 bevegelse vil portene 230^.i jiyIsen 64 komme til flukt med portene 232 i stubben .23. Da vil fluidvolumet.på den siden av stempelet 122 som vender fra tappenden 14 få forbindelse med fluidumtrykket som hersker på utsiden av avfyringshodet 10. Samtidig holdes fluidumtrykket i volumet 175 i forbindelse med trykket på utsiden av avfyringshodet 10, gjennom portene 44 i stempelet 40 og sporene Eight ports 230 are provided in the disarming sleeve 64 (only two are shown in Fig. IA). In the intermediate stump 23, four ports 232 have been taken out which provide a connection from the outside in to the fluid volume which is located on the side of the piston 122 which faces from the pin end 14. As long as the disarming sleeve 64 is in it_, in fig. In the position shown, the ports 232 will be closed by means of the two 6-rings 234, one on each side of the row of ports 232, which O-rings seal between the stub 23 and the sleeve 64. However, when the sleeve 64 has been moved far enough in the direction from the pin end 14 as a result of - the movement of the piston 40, the ports 230^.in the jiyIsen 64 will come flush with the ports 232 in the stub .23. Then the fluid volume on the side of the piston 122 facing away from the tap end 14 will be connected to the fluid pressure that prevails on the outside of the firing head 10. At the same time, the fluid pressure in the volume 175 is kept in connection with the pressure on the outside of the firing head 10, through the ports 44 in the piston 40 and the tracks

76 i desarmeringsstubben 12. Som nevnt foran vil utlignings-stempelet 170 holde trykket i volumet 177 likt trykket i volumet 175. Trykket over stempelet 122 utlignes derfor, slik at 76 in the disarming stub 12. As mentioned above, the compensating piston 170 will keep the pressure in the volume 177 equal to the pressure in the volume 175. The pressure above the piston 122 is therefore balanced, so that

dersom avfyringshodet ikke ennå er avfyrt vil det nå ikke lenger kunne avfyres. Når stempelet 40 beveger seg under påvirkningen av trykket for desarmering av avfyringshodet, vil O-ringen 42 på stempelet 40 gå forbi portene 46. Dermed tilveiebringes det en forbindelse mellom utsiden av avfyringshodet 10 og løpet i rørstrengen. Når dette skjer vil det således skje et trykkfall i rørstrengen. Dette trykkfall kan man registrere ved overflaten. Det er således mulig positivt å kunne fastslå hvorvidt avfyringshodet 10 er desarmert. Dette er særlig fordelaktig eksempelvis ved borestangprøver, hvor det er vanlig praksis å trekke verktøystrengen opp fra brønn-en etter at arbeidet er ferdig, fordi perforeringskanonene kan bringes opp til overflaten med visshet om at avfyringshodet er desarmert. if the firing head has not yet been fired, it will now no longer be possible to fire. When the piston 40 moves under the influence of the pressure to disarm the firing head, the O-ring 42 on the piston 40 will pass the ports 46. Thus a connection is provided between the outside of the firing head 10 and the barrel in the pipe string. When this happens, there will thus be a pressure drop in the pipe string. This pressure drop can be registered at the surface. It is thus possible to positively determine whether the firing head 10 has been disarmed. This is particularly advantageous, for example, in drill rod tests, where it is common practice to pull the tool string up from the well after the work is finished, because the perforating guns can be brought up to the surface with the knowledge that the firing head has been disarmed.

De her benyttede termer og uttrykk er ikke ment å skulle være uttømmende eller innsnevrende. The terms and expressions used here are not intended to be exhaustive or restrictive.

Claims

1. Device for activating an explosive device down a borehole, characterized in that it includes means for activating the explosive device in accordance with a stimulus, and means for disarming the activation means in accordance with the application of a fluid pressure thereon.

2. Device according to claim 1, characterized in that the activation means include a firing device for a perforating cannon.

3. Device according to claim 2, characterized in that the activation means are in the form of firing means reacting to a fluid pressure.

4. Device according to claim 3, characterized in that the disarming means include a piston with a normally open port that passes through the piston, the disarming means being inoperative as long as the port is open, and a sealing device intended for closing the port so that the disarming means are held operative, the gate acting to admit an activating fluid pressure on the actuating means when the gate is open and acting to prevent the application of an activating fluid pressure on the actuating means when the gate is closed with the sealing means.

5. Device according to claim 3, characterized in that the pressure-responsive firing means include a first piston that responds to a force differential across the piston provided by fluid pressure for activating the firing means, and that the disarming means include means that respond to a force differential over there provided by fluid pressure for balancing the force over the first piston.

6. Device according to claim 5, characterized in that the disarming means include a_second piston which acts to open a fluid pressure port in the device in order to thus expose at least part of the first piston to an equalizing fluid pressure.

7. Device according to claim 1, characterized in that the disarming means include a first piston which acts to change position in accordance with the application of a fluid pressure thereon, which first piston is mechanically coupled to the actuating means to keep them inoperative when the first piston is displaced in accordance with the fluid pressure.

8. Device according to claim 7, characterized in that the activation means include a second piston that responds to fluid pressure for activating the explosive device, and in that the first piston acts to displace an element in the activation means when the first piston for - pushes in accordance with the fluid pressure influence, so that the element opens a fluid pressure port in the activation means to thereby expose at least part of the second piston to a compensating fluid pressure.

9. Device according to claim 1, characterized by means for providing a signal which can be detected at the surface in accordance with the activation of the disarming means.

10. Device according to claim 1, characterized in that the disarming means react to a pressure increase which acts on at least a part thereof, for disarming the activation means.