WO2015197680A1 - Vorrichtung und verfahren zur bohrlochstimulation - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur bohrlochstimulation Download PDF

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WO2015197680A1
WO2015197680A1 PCT/EP2015/064236 EP2015064236W WO2015197680A1 WO 2015197680 A1 WO2015197680 A1 WO 2015197680A1 EP 2015064236 W EP2015064236 W EP 2015064236W WO 2015197680 A1 WO2015197680 A1 WO 2015197680A1
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bore
charge
limiting element
charge packet
packet
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PCT/EP2015/064236
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English (en)
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Inventor
Vladimir Stehle
Original Assignee
Wintershall Holding GmbH
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/11—Perforators; Permeators
    • E21B43/116—Gun or shaped-charge perforators
    • E21B43/1185—Ignition systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12—Packers; Plugs
    • E21B33/1208—Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means
    • E21B33/1216—Anti-extrusion means, e.g. means to prevent cold flow of rubber packing
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12—Packers; Plugs
    • E21B33/124—Units with longitudinally-spaced plugs for isolating the intermediate space
    • E21B33/1243—Units with longitudinally-spaced plugs for isolating the intermediate space with inflatable sleeves

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for well stimulation by formation of fracture cracks in a reservoir matrix.
  • fluids such as petroleum or natural gas from subterranean rock strata
  • productivity of a production facility is highly dependent on the permeability of the rock strata adjacent to the well.
  • Both the development and the extraction from a deposit can lead to a reduction in the permeability and thus to adverse effects.
  • the porous rock strata may silt during the drilling and cementing process, decreasing permeability.
  • the state of stress, compression and deformation of the rock changes, resulting in zones with increased density and lower permeability forming around the hole in a circle around the hole.
  • paraffin, asphaltenes and high viscosity tars often deposit in the rock, reducing the productivity of the well.
  • perforation technology uses gas generators powered by solid fuels. They are designed as jacketed or uncovered explosive charges and produce hot gases after ignition, resulting in a pressure increase in the borehole and in the adjacent rock layers. Conventional gas generators are commonly used downhole at conveyor horizons to create new perforations in the rock due to the pressure increase or to expand existing perforations. From RU 231 1529 C2 a method for borehole stimulation by means of a gas generator in the oil and gas production is known.
  • the device includes tubular cylindrical explosive charges, ignition charges and a geophysical cable, a so-called logging cable, with explosive charge fasteners.
  • the cable can be located inside a winding cable, so that the gas generator can also be used for angled, directed and horizontal holes.
  • RU 2176728 C1 and RU 2151282 C1 disclose gas generators that run on solid fuels. These gas generators consist of tubular explosive charges or explosive charges with longitudinal channels. Here, the length of the explosive charge and the diameter of the longitudinal channel depends on a certain ratio, which determines the pulsation of the pressure of the gases when burning the explosive charges.
  • a device for the perforation of holes and the gas-dynamic treatment of perforation zones directly after the formation of the perforation known.
  • This device includes a perforator with explosive charges and two tubular explosive charges, which are located in the body and made of heat-resistant gas-generating components.
  • a disadvantage of this device is its complicated construction and insufficient energy concentration of the exiting gases in the perforation zone of the deposit.
  • US 2008/0271894 A1 discloses an apparatus and a method for producing perforations in subterranean rock layers. Around a carrier explosive charges are mounted, which produce perforations in the adjacent rock after ignition and expand by increasing the pressure. The device is provided with sealing elements which deform with increasing pressure such that they rest against the borehole wall and thereby limit the space of pressure development.
  • EP 2 460 975 A2 discloses a borehole stimulation apparatus and method.
  • This device for borehole stimulation comprises a support element with a first boundary element and a second boundary element, furthermore at least one charge packet containing one or more charge units of a solid fuel, furthermore at least one igniter for igniting the at least one charge packet, wherein the charge packet is arranged on the support element between the boundary elements.
  • the cargo unit is designed as a cylinder with a continuous axial recess.
  • the prior art methods and devices have the disadvantage that the energy produced during the ignition is not or only insufficiently concentrated on the section of the deposit matrix which is relevant for the conveyance.
  • the present invention is therefore based on the object to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a device for well stimulation and to provide a corresponding method with which the permeability of the relevant portion of the reservoir matrix can be targeted and efficiently improved, while the device and the At the same time process can be carried out inexpensively or produced.
  • a device (100) for borehole stimulation comprising
  • a first limiting element (101) which is prepared for receiving a supporting element (1)
  • a second limiting element (103) spaced from the first limiting element (101) and at least partially connected thereto by a connecting element (2),
  • At least one charge packet (9) which is arranged between the first limiting element (101) and the second limiting element (103), and
  • At least the first limiting element (101) has a slot bush (3) with a conical bore (31) and one with the conical bore (31) in
  • a borehole stimulation method comprising the steps
  • a first aspect of the present invention relates to a borehole stimulating device (100) comprising a first restriction member (101) prepared to receive a support member (1) and a spacer spaced from the first restriction member (101) and connected thereto via a connection member (2) at least partially connected second limiting element (103). Furthermore, the device (100) comprises at least one charge packet (9), which is arranged between the first limiting element (101) and the second limiting element (103), and at least one igniter (10) for igniting the at least one charge packet (9).
  • the device (100) is characterized in that at least the first limiting element (101) comprises a slot bushing (3) with a conical bore (31) and a cone (4) substantially positive with the conical bore (31).
  • the cone (4) is pressed into the conical bore (31) of the slot bushing (3) by the resulting pressure and expands it to such an extent that the slot bushing (3) substantially engages with its outside completely in the bore (7) is applied, ie in particular on the inside of a casing (5) lining the bore (7).
  • the pressure which develops as a result of the ignition and the subsequent burning off of the at least one charge packet (9) can thus no longer escape through the bore (7) but is directed against the section of the reservoir matrix which is relevant for the conveying, where the pressure is the permeability of the adjoining one Deposit matrix improved.
  • the first limiting element (101) and the second limiting element (103) are made of a material which is not destroyed during ignition and burning of the at least one charge packet (9), for example made of steel, in particular high-strength toughened steel.
  • the first limiting element (101) is prepared for receiving a support element (1), ie it comprises a device with which the first Limiting element (101) can be connected to one end of the support element (1).
  • the support element (1) may be formed as a pipe string, geophysical cable or rope.
  • the connection to the first limiting element (101) is ensured for example by a mechanical clamp. If the support element (1) is a pipe string, the connection to the first limiting element (101) is effected by screwing. In addition, other possible connection variant come into question.
  • the first limiting element (101) and the second limiting element (103) are spaced apart from one another, in particular with a distance of 0.2 m to 50 m, in particular 1 m to 30 m.
  • the distance between the first limiting element (101) and the second limiting element (103) is normally of the order of the length of a perforated borehole section.
  • the length of the perforated borehole section usually corresponds to the thickness of the production layer.
  • the first limiting element (101) and the second limiting element (103) are at least partially connected via a connecting element (2).
  • the connecting element (2) can be designed as a rod made of a highly resistant material which is not destroyed when the at least one charge packet (9) is ignited and burned off, for example made of steel, preferably of high-strength toughened steel.
  • the connecting element (2) can be made flexible within certain limits, for example, with a section of cordage, in particular when the support element (1) is designed as a cable or ropes.
  • the connecting element (2) may be surrounded by a protective sheath, preferably of a high-resistance material, particularly preferably of a high-strength steel. The protective cover prevents the connecting element (2) from being damaged during the ignition and burning of the at least one charge packet (9). It can be easily replaced if necessary.
  • the connecting element (2) can be designed as a hollow rod or tube with a continuous axial channel.
  • the connecting element (2) is deliberately made of a material which is not highly resistant and is destroyed when the at least one charge packet (9) is ignited and burned.
  • the slot bushing (3) of the first limiting element (101) is provided with at least one slot (32) which extends in the axial direction essentially over its entire length.
  • the slot bushing (3) On its side facing away from the cone (4), the slot bushing (3) preferably has a disc (6) by means of which it is fastened to the connecting element (2).
  • the disc (6) can be made in particular of steel.
  • the slot bushing (3) is fixedly connected to the connecting element (2), for example by means of fasteners such as mechanical brackets, clamps or screw connections.
  • the outer surface of the slot bushing (3) may have a rough surface structure, such as corrugation, to provide better grip on the inner wall of the bore (7) (i.e., on the inner wall of a casing (5), for example).
  • the length of the slot bushing (3) is 15 cm to 50 cm, in particular 20 cm to 40 cm.
  • the outer diameter of the slotted sleeve (3) before ignition according to step b) is 10% to 20% smaller than the inner diameter of the bore (7) (i.e., of the casing (5), for example). Particularly preferred is the outer diameter of the slot bushing (3) before ignition is smaller by 2 cm to 20 cm than the inner diameter of the cased bore (7).
  • the cone (4) according to the invention is formed substantially positively with the tapered bore (31) of the slot bushing (3). That is, its outer contour corresponds to the inner contour of the slot bush (3), wherein the cone (4) is larger overall than the tapered bore (31) of the slot bushing (3) in its initial state. Due to this difference in size, it is possible to spread the slot bushing (3) so that it rests with its outer side on the inner wall of the bore (7) and thus closes them.
  • the cone (4) is preferably made of steel.
  • the limiting element (101) of slot bushing (3) with conical bore (31) and taper (4) can also be referred to as an expanding wedge.
  • the second delimiting element (103) also comprises a slot bushing (3 ') with a conical bore (31') and a cone (4 ') substantially positive with the conical bore (31').
  • the above described for the first limiting element (101) also applies to the second limiting element (103).
  • This allows safe isolation of the explosive zone from both sides and the protection of the borehole brine from the massive effect of detonation or pressure waves.
  • the slot bushing (3) of the first delimiting element (101) is connected via the connecting element (2) to the slot bushing (3 ') of the second delimiting element (103) and the cones (4, 4') of the first limiting element (101) and the second limiting element (103) each having an axial cavity for receiving the connecting element (2).
  • the diameter of the axial cavity is 50% to 90% larger than the diameter of the connecting element (2).
  • the diameter of the axial cavity is preferably 8 mm to 15 mm, particularly preferably 10 mm to 12 mm.
  • the slot bushing (3, 3 ') has an annular bead (33, 33') at its end facing the at least one charge packet (9) in the axial direction.
  • This bead (33, 33 ') additionally limits the movement of the slot bushing (3, 3') in the borehole (7) during ignition and burning off of the at least one charge packet (9).
  • the at least one charge packet (9) has an axial cavity for receiving the connecting element (2). This ensures that the charge packet (9) is safely received in the device (100). The charge packet (9) is thus fixed within the device (100) and allows easy insertion of the charge packet (9) into the bore (7).
  • the at least one charge packet (9) has at least one first charge unit (91) and at least one second charge unit (92, 92 '), which makes it possible to carry out the ignition and burn off with a time offset.
  • the second charge units (92, 92 ') can be fired simultaneously to set the cones (4, 4') in motion.
  • Time offset (in particular after 10 ms to 50 ms), the first charge unit (91) can be ignited so that it ignites in already closed space. This increases the efficiency of the blasting and limits the movement of the striking shaft in the axial direction of the bore (7).
  • the charge packet (9) or the charge units (91, 92, 92 ') can be provided with a destructible housing, for example a housing made of plastic.
  • the at least one first charge unit (91) has a solid fuel and the at least one second charge unit (92, 92 ') has an explosive.
  • the explosive ensures that the first limiting element (101) and / or the second limiting element (103) are wedged quickly and reliably in the bore (7) while the solid fuel ensures a sufficiently large increase in pressure to limit the permeability of the adjacent ones To improve deposits matrix.
  • solid fuel in the present invention is meant a fuel comprising heat resistant gas generating components or high energy thermal mixtures.
  • explosive in the present invention an explosive which reacts after initiation and releases a large amount of energy in the form of a pressure wave.
  • the speed of the reaction is above the average speed of sound. This pressure wave at high speed is characterized as detonation.
  • Diszilit titanium (0.6 to 1, 5)
  • Examples of explosive are Ballistitpulver and all known solid explosives used in mining, for example, ammonium nitrate explosives (mixtures of ammonium nitrate and Glyzerinnitrat), Amatol, Ammonal, Ballistit or dynamite.
  • the charge packet (9) or the charge units (91, 92, 92 ') are preferably designed as cylinders with a continuous axial cavity for receiving the connecting element (2).
  • the charge packet (9) or the charge units (91, 92, 92 ') has a substantially circular cross-section.
  • the diameter of the charge units is particularly preferably 8 cm to 15 cm, in particular 10 cm to 12 cm.
  • the diameter is advantageously chosen to be 10% to 20% smaller than the inside diameter of the bore (7) in the region where the device (100) is used.
  • the diameter of the axial cavity is preferably 8 mm to 15 mm, particularly preferably 10 mm to 12 mm.
  • the length of the charge units (91, 92, 92 ') is preferably 15, in each case 5 cm to 140 cm.
  • the total length of the charge packet (9) is selected as a function of the axial extent of a perforation (8) of the bore (7) in the deposit matrix and is preferably from 0.5 m to 30 m.
  • the charge packet (9) or the charge units (91, 92, 92 ') are threaded onto the connection element (2) and arranged between the attachment elements (101, 20, 103), in particular between the cones (4, 4').
  • the perforation (8) of the bore (7) for the purposes of the present invention describes a delivery horizon in which perforation holes and / or perforation channels are already present or should be generated by using the device (100) according to the invention.
  • the axial extent of the perforation (8) corresponds to the thickness of the rock layer (i.e., reservoir matrix) from which the fluid, e.g. Oil or natural gas, to be promoted.
  • the individual charge units (91, 92, 92 ') are so dimensioned and geometrically designed so that almost the same amounts of energy are released when burning off from both sides.
  • Adjacent cargo units (91, 92, 92 ') may have different outer diameters in a development of the invention. The smaller ones
  • 35 outer diameters preferably have values in the range of 75% to 95% of the largest outer diameter.
  • the axial length of the reduced outer diameter charge units (91, 92, 92 ') is preferably 10% to 50% of the average axial extent of the unreduced outer diameter charge units (91, 92, 92'). Particularly preferred are the charge units
  • the entire length between the fastening elements (101, 103) is filled with the at least one charge packet (9) in the axial direction.
  • the first charge unit (91) and the second charge unit (92, 92 ') preferably each have an igniter (10).
  • first of all the second charge units (92, 92 ') can be ignited in order to bring the cones (4, 4') into motion.
  • the first charge unit (91) can be ignited so that it ignites in the already closed space, whereby the efficiency of the blast increases and limits the movement of the whipping shaft in the axial direction of the bore (7) becomes.
  • the igniter (s) is / are preferably arranged such that upon ignition the burning of the charge packet (9) begins in a central region in the axial direction and continues in the direction of the fastening elements (101, 103).
  • the connecting element (2) has an axial channel in the interior through which, for example, electrical lines or other lines required for the ignition of the igniter (10) can be routed.
  • the displacement of the cone (4, 4 ') into the conical bore (31, 31') of the slot bushing (3, 3 ') can be accelerated in a further development in that the at least one second charge unit (92, 92') extends in the direction Having the first limiting element (101) or the second limiting element (103) arranged recess (93). In other words, a more targeted ignition of the second charge unit (92, 92 ') is effected by the recess (93).
  • a second aspect of the present invention relates to a borehole stimulation method comprising the steps a) introducing a device (100) according to the invention, as described above, into a bore (7),
  • step a) the device (100) in the bore (7) introduced and inserted by pushing a support member (1) further into the bore (7) until the device is positioned in the right place where in step b) means a suitable igniter, the at least one charge packet (9) is ignited.
  • the device (100) After igniting and burning off the at least one charge packet (9), the device (100) is removed from the bore (7) in step c). Since at least a first fastening element (101) is wedged in the bore (7) after ignition and burning, the device (100) can not be easily pulled out. Therefore, it makes sense to at least partially mill out the device (100) in step c) or to introduce its remainder deeper into the bore (7).
  • the method according to the invention has substantially the same advantages as the device (100) according to the invention described above, i. It is advantageously possible to direct the energy released during the ignition of at least one charge packet (9) substantially completely onto the section of the reservoirs relevant to the conveyance and thus to improve the permeability of this section in an efficient manner. For the efficiency of the method, it has also proven advantageous if the at least one charge packet (9) has at least one first charge unit (91) and at least one second charge unit (92, 92 ') and step b) comprises the substeps
  • step a) the device (100) is introduced into the bore (7) such that the at least one charge packet (9) is positioned in a section of the bore (7) in which a casing (5 ) has a perforation (8).
  • the energy released during ignition and burning off of the at least one charge packet (9) can purposefully improve the permeability of the deposits adjacent to the perforation (8).
  • step a) the device (100) is introduced into the bore (7) such that the at least one charge packet (9) is positioned in a non-cased portion (14) of the bore (7) and at least the first limiting element (101) is arranged in a region of the bore (7) having a casing (5).
  • the released energy can be directed substantially completely into the reservoir matrix.
  • the use of the apparatus (100) of the present invention as described above relates to well stimulation in vertical or deflected or horizontal wells.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device 100 according to the invention in
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the device 100 shown in FIG. 1 during the burning off
  • Fig. 3 is a schematic representation of a device 100 according to the invention.
  • 5a is a schematic representation of a device 100 according to the invention in the ground state according to a third embodiment in a non-cased portion 14 of the bore 7,
  • FIG. 5b shows a schematic representation of the device 100 shown in FIG. 5a after ignition and burning off, FIG.
  • 6a is a partial schematic illustration of a device 100 according to the invention in the ground state according to a fourth embodiment in a non-cased portion 14 of the bore 7 with an annular bead 33 ',
  • FIG. 6b is a schematic representation of the device 100 shown in Fig. 6a after ignition and burning
  • Fig. 7a is a schematic longitudinal section of a bore 7 with introduced borehole filter 13 and
  • FIG. 7b shows a schematic longitudinal section of a bore 7 with a borehole filter 13 installed in front of a destroyed zone 15.
  • FIG. 1 shows schematically a device 100 according to the invention in the ground state (i.e., before the ignition and burning off of the charge packet 9) in a bore 7 provided with a casing 5 in a deposit 11. Left hand a support element 1 is indicated, which is attached to the device 100 and has introduced into the bore 7.
  • the device 100 is constructed in mirror image and comprises a first fastening element 101 and a second fastening element 103.
  • Each fastening element 101, 103 consists in the illustrated embodiment of a slot bushing 3, 3 'with a conical bore 31, 31' and a cone 4, 4 '.
  • the slotted bushes 3, 3 ' are connected to one another via a connecting element 2 and are fastened thereto, in this illustration by means of disks 6, 6'.
  • the connecting element 2 spaces the fastening elements 101, 103 to a predetermined extent.
  • the charge packet 9 is arranged between the fastening elements 101, 103, especially between the cones 4, 4 '.
  • the cones 4, 4 'and the charge packet 9 each have an axial cavity, with which they are threaded onto the connecting element 2.
  • the charge packet 9 bears against the conical base surfaces 42, 42 'on both sides.
  • the charge packet 9 has an igniter 10, which can be ignited via a device not shown here, for example a Ignition cable, which leads along the connecting element 2 and the support member 1 to the surface.
  • FIG. 2 shows the device 100 shown in FIG. 1 after the ignition of the charge packet 9 and during its burning off. Small arrows show the effect of the pressure arising during ignition and burning, which acts on the cones 4, 4 'and this in the slotted bushes 3, 3 'presses, penetrates to others through the perforation 8 in the deposits matrix and generates Frackrisse 12 there.
  • the charge packet 9 of the device 100 consists of three charge units 91, 92, 92 ', the charge units 92, 92' being adjacent to the delimiting elements 101, 103 (more precisely to FIGS Cone base surfaces 42, 42 ') recesses 93, 93' have.
  • the charge units 92, 92 ' are ignited before the charge unit 91 is burned off.
  • FIG. 4 illustrates in detail the construction of a slot bushing 3 which has at least one slot 32 extending from the outside to the inside. Inside the slot bushing 3, a conical bore 31 is introduced.
  • FIG. 5 a shows a device 100 according to the invention, which is arranged in an uncased section 14 of the bore 7, before the ignition and burning off of the charge packet 9.
  • the uncased section can be produced, for example, by boring out the casing 5.
  • FIG. 5b shows the device 100 according to the invention of FIG. 5a after ignition and burning off of the charge packet 9.
  • a destroyed zone 15 forms. This arises because no casing 5 supports the reservoir matrix 11, which then can fall into the hole 7.
  • FIG. 6a A special development of the slot bushing 3 'is shown in FIG. 6a.
  • This slotted sleeve 3 ' has an annular bead 33'.
  • the effect of this bead 33 ' is clear from Figure 6b, which shows the slot bushing 3' of Figure 6a after the ignition and burning of the charge packet 9.
  • the in the conical bore 31 'penetrating Cone 4 ' has the slot book 3' so far widened that the bead 33 'can engage in the end of the casing 5 and thus provides an even better wedging of the fastener 103.
  • the use of the device 100 for borehole stimulation according to the invention will be described below with reference to a concrete embodiment.
  • the device 100 is prepared for use.
  • the assembly of the device 100 may take place directly at the wellhead.
  • a device 100 is supplied by a service company, which can be used immediately.
  • the device 100 is fastened to the support element 1 and introduced into the bore 7.
  • the device 100 is placed on the perforation 8 of the bore 7 (see Fig. 1).
  • the charge packet 9 of the device 100 is then initiated by, for example, an electric detonator 10.
  • the burning of the charge packet 9 can be completed in a few milliseconds.
  • the pressure in the borehole section between the two limiting elements 101, 103 increases.
  • a pressure wave develops, which causes the cones 4, 4 'to move.
  • the slotted bushes 3, 3 'of the limiting elements 101, 103 designed as expanding wedges are fixed by the connecting element 2 (here designed as a rod), the slotted bushes 3, 3' are firmly spread in the bore 7. The spread is also supported by a corrugated outer surface of the slot bushes 3, 3 '.
  • the boundary elements 101, 103 are pushed further into the bore 7 or milled out with the aid of the support element 1 (for example, a pipe string). Thereafter, the conventional wellbore filter 13 can be installed in the bore 7 (see Fig. 7a). Finally, the oil production can begin.
  • the support element 1 for example, a pipe string
  • the charge packet 9 subdivided into charge units 91, 92, 92 ' is ignited in two steps, wherein in the first step the charge units 92, 92' are ignited with cumulative recesses 93, 93 'and in the second step the charge unit 91.
  • This design guarantees the shut-off of the borehole section prior to burning / blasting of the loading unit 91 and is preferably used when blasting the rocks in the vicinity of the bore 7.
  • part of the tubing can be drilled out. This results in non-cased borehole section 14 (see Fig. 5a) in the deposit 11, for example an oil-bearing geological layer.
  • the length of the borehole section 14 may correspond to the thickness of the oil-bearing geological layer.
  • the charge packet 9 in the non-cased portion 14 and the two delimiting elements 101, 103 are placed in the borehole sections cased with casings 5 (see Fig. 5a).
  • the spread of the slot bushes 3, 3 'guaranteed and the fraying of the rocks in the vicinity of the bore 7 facilitated by blasting.
  • the destroyed zone 15 is formed in the deposit 11 (see Fig. 5b).
  • the slot bushing 3, 3 ' can be provided with an annular bead 33, 33' (see Fig. 6a).
  • the connecting element 2 ensures an expansion of the slot bushing 3, 3 '.
  • the slot bushing 3, 3 'with the cone 4, 4' by the teeth of the bead 33, 33 'with the edge of the casing tube 5 is fixed (see Fig. 6b).
  • the borehole filter 13 is installed in the borehole in front of the destroyed zone 15 (see Fig. 7b) or introduced directly into the destroyed zone 15 (see Fig. 7a).
  • the apparatus 100 and method of the present invention may also be used in uncased explosive wells.
  • the apparatus 100 and method of the present invention may be used in production well production wells, injection wells to increase injection rates, and blast wells to selectively destroy the geological strata as well as to enhance blast efficiency.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zur Bohrlochstimulation, umfassend - ein erstes Begrenzungselement (101), das zur Aufnahme eines Tragelements (1) vorbereitet ist, - ein von dem ersten Begrenzungselement (101) beabstandetes und mit diesem über ein Verbindungselement (2) zumindest teilweise verbundenes zweites Begrenzungselement (103), - zumindest ein Ladungspaket (9), das zwischen dem ersten Begrenzungselement (101) und dem zweiten Begrenzungselement (103) angeordnet ist, und - zumindest einen Zünder (10) zum Zünden des zumindest einen Ladungspakets (9), wobei zumindest das erste Begrenzungselement (101) eine Schlitzbuchse (3) mit einer Kegelbohrung (31) und einen mit der Kegelbohrung (31) im Wesentlichen formschlüssigen Kegel (4) umfasst. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Bohrlochstimulation sowie auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (100).

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Bohrlochstimulation
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bohrlochstimulation durch Bildung von Frackrissen in einer Lagerstättenmatrix. Bei der Förderung von Fluiden wie Erdöl oder Erdgas aus unterirdischen Gesteinsschichten hängt die Produktivität einer Förderanlage in hohem Maße von der Permeabilität der Gesteinsschichten ab, die an das Bohrloch angrenzen. Je durchlässiger diese Gesteinsschichten sind, umso wirtschaftlicher lässt sich eine Lagerstätte ausbeuten. Sowohl bei der Erschließung als auch während der Förderung aus einer Lagerstätte kann es zu einer Verminderung der Permeabilität und somit zu nachteiligen Effekten kommen.
Bei der Herstellung von Bohrlöchern, sowohl für Produktions- als auch für Injektionsbohrungen, kann es während des Bohr- und Zementierungsprozesses zur Verschlammung der porösen Gesteinsschichten kommen, so dass die Permeabilität sinkt. Außerdem verändert sich im Umfeld der Bohrung der Spannungs-, Druck- und Deformationszustand des Gesteins, was dazu führt, dass sich kreisförmig um die Bohrung herum im Gestein Zonen mit erhöhter Dichte und niedrigerer Permeabilität bilden. Während der Betriebsphase der Bohrung lagern sich im Gestein häufig Paraffine, Asphaltene und hochviskose Teere ab, die die Produktivität der Bohrung verringern.
Zu den bekanntesten Methoden, einer Verringerung der Permeabilität des Bohrlochbereiches entgegenzuwirken, gehören verschiedene Technologien zur Perforierung, Vibrations- und Wärmebehandlung, der Einsatz chemisch aktiver Substanzen und das Swabben (d.h. Ankolben bzw. Anpistonieren). Bei einer Art von Perforierungstechnologie kommen Gasgeneratoren zum Einsatz, die mit festen Brennstoffen betrieben werden. Sie sind als ummantelte oder nicht ummantelte Sprengladungen ausgeführt und erzeugen nach der Zündung heiße Gase, die einen Druckanstieg im Bohrloch und in den angrenzenden Gesteinsschichten zur Folge haben. Üblicherweise werden herkömmliche Gasgeneratoren im Bohrloch in Höhe der Förderhorizonte eingesetzt, um aufgrund des Druckanstiegs neue Perforationen im Gestein hervorzurufen oder bestehende Perforationen zu erweitern. Aus RU 231 1529 C2 ist ein Verfahren zur Bohrlochstimulation mittels eines Gasgenerators bei der Öl- und Gasförderung bekannt. Die Vorrichtung beinhaltet rohrförmige zylindrische Sprengladungen, Zündungsladungen und ein geophysikalisches Kabel, ein sogenanntes Logging-Kabel, mit Befestigungselementen für die Sprengladungen. Das Kabel kann sich innerhalb eines Wickelkabels befinden, so dass der Gasgenerator auch für abgewinkelte, gerichtete und horizontale Bohrungen eingesetzt werden kann. Beim Abbrennen der zylindrischen Sprengladungen in der Bohrung erfolgen eine thermogaschemische Behandlung und eine Luftdruckbehandlung des Gesteins. Wurde eine Perforierung vorab durchgeführt, werden die Perforationskanäle erweitert und gereinigt, und im Gestein bilden sich feine Risse. Bei hoher Druckeinwirkung der Gasgeneratoren werden diese Prozesse verstärkt. Unter Umständen können sich ausgedehnte Risse bilden. Ein Nachteil dieser Methode ist, dass sich die austretenden Gase schnell im Bohrschacht verbreiten und infolgedessen die im zu behandelnden Bereich der Bohrung zur Verfügung stehende Energiemenge relativ gering ist. RU 2176728 C1 sowie RU 2151282 C1 offenbaren Gasgeneratoren, die mit festen Brennstoffen betrieben werden. Diese Gasgeneratoren bestehen aus rohrförmigen Sprengladungen oder aus Sprengladungen mit Längskanälen. Hierbei hängt die Länge der Sprengladung und der Durchmesser des Längskanals von einem bestimmten Verhältnis ab, das die Pulsation des Drucks der Gase beim Abbrennen der Sprengladungen bestimmt.
Ferner ist aus RU 2307921 C2 eine Vorrichtung für die Perforierung von Bohrungen und die gasdynamische Behandlung von Perforationszonen direkt nach der Bildung der Perforationslöcher bekannt. Diese Vorrichtung beinhaltet einen Perforator mit Sprengladungen und zwei rohrförmige Sprengladungen, die sich im Korpus befinden und aus hitzebeständigen gasgenerierenden Bestandteilen hergestellt sind. Ein Nachteil dieser Vorrichtung ist ihre komplizierte Konstruktion und die unzureichende Energiekonzentration der austretenden Gase in der Perforationszone der Lagerstätte. US 2008/0271894 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Perforationen in unterirdischen Gesteinsschichten. Um einen Träger herum sind Sprengladungen angebracht, die nach der Zündung Perforationen im anliegenden Gestein erzeugen und durch Druckerhöhung ausdehnen. Die Vorrichtung ist mit Dichtelementen versehen, die sich bei Ansteigen des Drucks derart verformen, dass sie an der Bohrlochwand anliegen und dadurch den Raum der Druckentfaltung begrenzen.
In EP 2 460 975 A2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bohrlochstimulation offenbart. Diese Vorrichtung zur Bohrlochstimulation umfasst ein Tragelement mit einem ersten Begrenzungselement und einem zweiten Begrenzungselement, weiterhin mindestens ein Ladungspaket, das eine oder mehrere Ladungseinheiten eines Festbrennstoffes enthält, weiterhin mindestens einen Zünder zum Zünden des mindestens einen Ladungspaketes, wobei das Ladungspaket an dem Tragelement zwischen den Begrenzungselementen angeordnet ist. Die Ladungseinheit ist als Zylinder mit einer durchgehenden axialen Aussparung ausgestaltet. Allgemein weisen die Verfahren und Vorrichtungen aus dem Stand der Technik den Nachteil auf, dass die bei der Zündung entstehende Energie nicht oder nur unzureichend auf den für die Förderung maßgeblichen Abschnitt der Lagerstättenmatrix konzentriert wird. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Vorrichtung zur Bohrlochstimulation bereitzustellen sowie ein entsprechendes Verfahren anzugeben, mit denen die Permeabilität des maßgeblichen Abschnitts der Lagerstättenmatrix zielgerichtet und effizient verbessert werden kann, während die Vorrichtung und das Verfahren gleichzeitig kostengünstig durchführbar bzw. herstellbar sind.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird in einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Vorrichtung (100) zur Bohrlochstimulation gelöst, umfassend
- ein erstes Begrenzungselement (101 ), das zur Aufnahme eines Tragelements (1 ) vorbereitet ist,
- ein von dem ersten Begrenzungselement (101 ) beabstandetes und mit diesem über ein Verbindungselement (2) zumindest teilweise verbundenes zweites Begrenzungselement (103),
- zumindest ein Ladungspaket (9), das zwischen dem ersten Begrenzungselement (101 ) und dem zweiten Begrenzungselement (103) angeordnet ist, und
- zumindest einen Zünder (10) zum Zünden des zumindest einen Ladungspakets (9),
wobei zumindest das erste Begrenzungselement (101 ) eine Schlitzbuchse (3) mit einer Kegelbohrung (31 ) und einen mit der Kegelbohrung (31 ) im
Wesentlichen formschlüssigen Kegel (4) umfasst.
In einem zweiten Aspekt wird die vorstehend genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Bohrlochstimulation gelöst, umfassend die Schritte
a) Einführen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (100) in eine Bohrung (7), b) Zünden zumindest eines Ladungspakets (9) der Vorrichtung (100) und c) zumindest teilweise Entfernen der Vorrichtung (100) aus der Bohrung (7).
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (100) und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es in vorteilhafter Weise möglich, die bei der Zündung zumindest eines Ladungspakets (9) freiwerdende Energie weitgehend vollständig auf den für die Förderung maßgeblichen Abschnitt der Lagerstättenmatrix zu richten und damit in effizienter Weise die Permeabilität dieses Abschnitts zu verbessern.
Nachfolgend wird die Erfindung detaillierter beschrieben.
Wenn in der Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (100) Verfahrensmerkmale genannt werden, so beziehen sich diese insbesondere auf das erfindungsgemäße Verfahren. Ebenso beziehen sich gegenständliche Merkmale, die in der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens angeführt werden, auf die erfindungsgemäße Vorrichtung (100).
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zur Bohrlochstimulation, die ein erstes Begrenzungselement (101 ), das zur Aufnahme eines Tragelements (1 ) vorbereitet ist, und ein von dem ersten Begrenzungselement (101 ) beabstandetes und mit diesem über ein Verbindungselement (2) zumindest teilweise verbundenes zweites Begrenzungselement (103) umfasst. Ferner umfasst die Vorrichtung (100) zumindest ein Ladungspaket (9), das zwischen dem ersten Begrenzungselement (101 ) und dem zweiten Begrenzungselement (103) angeordnet ist, und zumindest einen Zünder (10) zum Zünden des zumindest einen Ladungspakets (9).
Die Vorrichtung (100) zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest das erste Begrenzungselement (101 ) eine Schlitzbuchse (3) mit einer Kegelbohrung (31 ) und einen mit der Kegelbohrung (31 ) im Wesentlichen formschlüssigen Kegel (4) umfasst.
Wird das zumindest eine Ladungspaket (9) gezündet, wird durch den entstehenden Druck der Kegel (4) in die Kegelbohrung (31 ) der Schlitzbuchse (3) gedrückt und weitet diese so weit auf, dass die Schlitzbuchse (3) mit Ihrer Außenseite im Wesentlichen vollständig in der Bohrung (7) anliegt, d.h. insbesondere an der Innenseite eines die Bohrung (7) auskleidenden Futterrohrs (5). Der sich durch die Zündung und das anschließende Abbrennen des zumindest einen Ladungspakets (9) entwickelnde Druck kann damit nicht mehr durch die Bohrung (7) entweichen, sondern wird gegen den für die Förderung maßgeblichen Abschnitt der Lagerstättenmatrix gerichtet, wo der Druck die Permeabilität der angrenzenden Lagerstättenmatrix verbessert.
Das erste Begrenzungselement (101 ) und das zweite Begrenzungselement (103) sind aus einem Material gefertigt, das beim Zünden und Abbrennen des zumindest einen Ladungspakets (9) nicht zerstört wird, beispielsweise aus Stahl, insbesondere aus hochfestem zähem Stahl.
Das erste Begrenzungselement (101 ) ist zur Aufnahme eines Tragelements (1 ) vorbereitet, d.h. es umfasst eine Einrichtung mit welcher das erste Begrenzungselement (101 ) mit einem Ende des Tragelements (1 ) verbunden werden kann.
Das Tragelement (1 ) kann als Rohrstrang, geophysikalisches Kabel oder Tauwerk ausgebildet sein.
Für den Fall, dass das Tragelement (1 ) als geophysikalisches Kabel (Stahlseil) oder Tauwerk ausgebildet ist, wird die Verbindung zum ersten Begrenzungselement (101 ) beispielsweise durch eine mechanische Klemme gewährleistet. Ist das Tragelement (1 ) ein Rohrstrang, erfolgt die Verbindung zum ersten Begrenzungselement (101 ) durch Verschraubung. Daneben kommen auch andere mögliche Verbindungsvariante in Frage.
Das erste Begrenzungselement (101 ) und das zweite Begrenzungselement (103) sind voneinander beabstandet, insbesondere mit einem Abstand von 0,2 m bis 50 m, insbesondere 1 m bis 30 m. Der Abstand zwischen dem ersten Begrenzungselement (101 ) und dem zweiten Begrenzungselement (103) liegt normalerweise in der Größenordnung der Länge eines perforierten Bohrlochabschnitts. Die Länge des perforierten Bohrlochabschnitts entspricht in der Regel der Mächtigkeit der Produktionsschicht.
Das erste Begrenzungselement (101 ) und das zweite Begrenzungselement (103) sind über ein Verbindungselement (2) zumindest teilweise verbunden. Das Verbindungselement (2) kann in einer Ausführungsform als Stange aus einem hochwiderstandsfähigen Material ausgestaltet sein, das beim Zünden und Abbrennen des zumindest einen Ladungspakets (9) nicht zerstört wird, beispielsweise aus Stahl, bevorzugt aus hochfestem zähem Stahl. Das Verbindungselement (2) kann in gewissen Grenzen biegsam ausgeführt sein, beispielsweise mit einem Abschnitt aus Tauwerk, insbesondere wenn das Tragelement (1 ) als Kabel oder Tauwerk ausgeführt ist. Ferner kann das Verbindungselement (2) mit einer Schutzhülle umgeben sein, vorzugsweise aus einem hochwiderstandsfähigen Material, besonders bevorzugt aus einem hochfesten Stahl. Die Schutzhülle verhindert, dass das Verbindungselement (2) während des Zündens und Abbrennens des zumindest einen Ladungspakets (9) beschädigt wird. Sie kann bei Bedarf leicht ausgewechselt werden. Ebenfalls kann das Verbindungselement (2) als hohle Stange oder Rohr mit einem durchgängigen axialen Kanal ausgeführt sein.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Verbindungselement (2) bewusst aus einem nicht hochwiderstandsfähigen Material gefertigt und wird beim Zünden und Abbrennen des zumindest einen Ladungspakets (9) zerstört. Die Schlitzbuchse (3) des ersten Begrenzungselements (101 ) ist mit mindestens einem Schlitz (32) versehen, der sich in axialer Richtung im Wesentlich über ihre gesamte Länge erstreckt. Auf ihrer dem Kegel (4) abgewandten Seite weist die Schlitzbuchse (3) bevorzugt eine Scheibe (6) auf, mittels derer sie an dem Verbindungselement (2) befestigt ist. Die Scheibe (6) kann insbesondere aus Stahl gefertigt sein.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Schlitzbuchse (3) fest mit dem Verbindungselement (2) verbunden, beispielsweise mittels Befestigungen wie mechanischen Halterungen, Klemmen oder Schraubverbindungen.
Die Außenfläche der Schlitzbuchse (3) kann eine raue Oberflächenstruktur aufweisen, beispielsweise eine Riffelung, um einen besseren Halt an der Innenwand der Bohrung (7) (d.h. bspw. an der Innenwand eines Futterrohrs (5)) zu gewährleisten. Die Länge der Schlitzbuchse (3) beträgt 15 cm bis 50 cm, insbesondere 20 cm bis 40 cm. Der Außendurchmesser der Schlitzbuchse (3) vor dem Zünden gemäß Verfahrensschritt b) ist um 10 % bis 20 % kleiner als der Innendurchmesser der der Bohrung (7) (d.h. bspw. des Futterrohrs (5)). Besonders bevorzugt ist der Außendiameter der Schlitzbuchse (3) vor dem Zünden ist um 2 cm bis 20 cm kleiner als der Innendurchmesser der verrohrten Bohrung (7).
Der Kegel (4) ist erfindungsgemäß im Wesentlichen formschlüssig mit der Kegelbohrung (31 ) der Schlitzbuchse (3) ausgebildet. Da heißt, seine Außenkontur entspricht der Innenkontur der Schlitzbuchse (3), wobei der Kegel (4) insgesamt größer ist als die Kegelbohrung (31 ) der Schlitzbuchse (3) in ihrem Anfangszustand. Durch diesen Größenunterschied wird es möglich, die Schlitzbuchse (3) so zu spreizen, dass die mit Ihrer Außenseite an der Innenwand der Bohrung (7) anliegt und diese somit abschließt. Der Kegel (4) wird vorzugsweise aus Stahl gefertigt.
Das Begrenzungselement (101 ) aus Schlitzbuchse (3) mit Kegelbohrung (31 ) und Kegel (4) kann auch als Spreizkeil bezeichnet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst auch das zweite Begrenzungselement (103) eine Schlitzbuchse (3') mit einer Kegelbohrung (31 ') und einen mit der Kegelbohrung (31 ') im Wesentlichen formschlüssigen Kegel (4'). Das vorstehend zum ersten Begrenzungselement (101 ) Ausgeführte gilt ebenso für das zweite Begrenzungselement (103). Dies ermöglicht sichere Absperrung der Sprengzone von beiden Seiten und den Schutz der Bohrlochsole von massiver Wirkung der Detonation oder Druckwellen. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Schlitzbuchse (3) des ersten Begrenzungselements (101 ) über das Verbindungselement (2) mit der Schlitzbuchse (3') des zweiten Begrenzungselements (103) verbunden ist und die Kegel (4, 4') des ersten Begrenzungselements (101 ) und des zweiten Begrenzungselements (103) jeweils einen axialen Hohlraum zur Aufnahme des Verbindungselements (2) aufweisen. Während also die Schlitzbuchsen (3, 3') an beiden Endes des Verbindungselements (2) angebracht sind, insbesondere fest damit verbunden, können sich die Kegel (4, 4'), durch deren jeweiligen axialen Hohlraum das Verbindungselement (2) führt, in gewissen Grenzen frei auf dem Verbindungselement (2) bewegen. Hierzu ist der Durchmesser des axialen Hohlraums um 50 % bis 90 % größer als der Durchmesser des Verbindungselements (2). Der Durchmesser des axialen Hohlraums beträgt bevorzugt 8 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt 10 mm bis 12 mm.
Dadurch ist es möglich, dass beim Zünden und Abbrennen des zumindest einen Ladungspakets (9) einerseits die Schlitzbuchsen (3, 3') im Wesentlichen am vorgesehenen Ort bleiben und nicht bewegt werden, während die Kegel (4, 4') durch den entstehenden Druck in die Kegelbohrungen (31 , 31 ') gedrückt werden und diese aufweiten.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn in einer Weiterbildung der Erfindung die Schlitzbuchse (3, 3') an ihrem in axialer Richtung dem zumindest einen Ladungspaket (9) zugewandten Ende einen ringförmigen Wulst (33, 33') aufweist. Dieser Wulst (33, 33') begrenzt zusätzlich die Bewegung der Schlitzbuchse (3, 3') in dem Bohrloch (7) beim Zünden und Abbrennen des zumindest einen Ladungspakets (9).
Zusätzlich oder alternativ kann das zumindest eine Ladungspaket (9) einen axialen Hohlraum zur Aufnahme des Verbindungselements (2) aufweist. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Ladungspaket (9) sicher in der Vorrichtung (100) aufgenommen ist. Das Ladungspaket (9) ist somit innerhalb der Vorrichtung (100) fixiert und ermöglicht eine problemlose Einführung des Ladungspakets (9) in die Bohrung (7).
In einer Ausführungsform der Erfindung weist das zumindest eine Ladungspaket (9) zumindest eine erste Ladungseinheit (91 ) und zumindest eine zweite Ladungseinheit (92, 92') auf, was es ermöglicht, das Zünden und Abbrennen zeitlich versetzt auszuführen. Insbesondere können die zweiten Ladungseinheiten (92, 92') gleichzeitig gezündet werden, um die Kegel (4, 4') in Bewegung zu bringen. Zeitlich versetzt dazu (insbesondere nach 10 ms bis 50 ms) kann die erste Ladungseinheit (91 ) gezündet werden, so dass diese im bereits abgesperrten Raum zündet. Hierdurch steigt die Effizienz der Sprengung und begrenzt die Bewegung der Schlagwelle in der axialen Richtung der Bohrung (7). Das Ladungspaket (9) bzw. die Ladungseinheiten (91 , 92, 92') können mit einem zerstörbaren Gehäuse versehen sein, beispielsweise einem Gehäuse aus Kunststoff.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die zumindest eine erste Ladungseinheit (91 ) einen Festbrennstoff und die zumindest eine zweite Ladungseinheit (92, 92') einen Sprengstoff aufweist. Mit dem Sprengstoff wird sichergestellt, dass das erste Begrenzungselement (101 ) und/oder das zweite Begrenzungselement (103) schnell und zuverlässig in der Bohrung (7) verkeilt werden, während mit dem Festbrennstoff ein ausreichend großer Druckanstieg gewährleistet wird, um die Permeabilität der angrenzenden Lagerstätten matrix zu verbessern.
Unter "Festbrennstoff" wird in der vorliegenden Erfindung ein Brennstoff verstanden, der hitzebeständige, Gas generierende Bestandteilen oder hochenergetische thermische Mischungen umfasst.
Unter "Sprengstoff" wird in der vorliegenden Erfindung ein Explosivmittel verstanden, das nach Initiierung reagiert und eine große Energiemenge in Form einer Druckwelle freisetzt. Die Geschwindigkeit der Reaktion liegt dabei über der innerstofflichen Schallgeschwindigkeit. Diese Druckwelle mit großer Geschwindigkeit wird als Detonation gekennzeichnet.
Beispiele für Festbrennstoffe, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, sind Mischungen, die Aluminiumpulver, Kohlepulver oder Polymethylmethacrylatpulver sowie Ammoniumnitrat oder Ammoniumperchlorat enthalten. Weiterhin sind Mischungen geeignet, deren Hauptkomponente Ammoniumchlorid ist und die darüber hinaus folgende Substanzen enthalten (Angaben in Gewichtsprozent):
Polyvinyl-Isopren-Kautschuk mit Epoxid-Endgruppen (7 bis 8)
Trafoöl (5,6 bis 6,5)
Diszilit-Titan (0,6 bis 1 ,5)
Stronziumcarbonat (0,1 bis 0,5)
Brenn-Modifizierungsmittel (0,2 bis 0,3)
aromatische Aminosäure (0,03 bis 0, 1 1 )
aromatisches Amin (0,01 bis 0,06)
Härtungskatalysator (0,01 bis 0, 1 )
Beispiele für Sprengstoff sind Ballistitpulver und alle bekannten Festsprengstoffe, die im Bergbau verwendet werden, beispielsweise Amonsalpetersprengstoffe (Mischungen von Ammoniumnitrat und Glyzerinnitrat ), Amatol, Ammonal, Ballistit oder Dynamit. Das Ladungspaket (9) bzw. die Ladungseinheiten (91 , 92, 92') sind vorzugsweise als Zylinder mit einem durchgehenden axialen Hohlraum zur Aufnahme des Verbindungselements (2) ausgestaltet.
5 In einer bevorzugten Ausführungsform weisen das Ladungspaket (9) bzw. die Ladungseinheiten (91 , 92, 92') einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. Besonders bevorzugt beträgt der Durchmesser der Ladungseinheiten 8 cm bis 15 cm, insbesondere 10 cm bis 12 cm. Der Durchmesser wird vorteilhaftweise so gewählt, dass er um 10 % bis 20 % kleiner ist als der Innendurchmesser der Bohrung (7) in dem 10 Bereich, in dem die Vorrichtung (100) zum Einsatz kommt. Der Durchmesser des axialen Hohlraums beträgt bevorzugt 8 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt 10 mm bis 12 mm.
In axialer Richtung beträgt die Länge der Ladungseinheiten (91 , 92, 92') bevorzugt 15 jeweils 5 cm bis 140 cm. Die Gesamtlänge des Ladungspakets (9) wird in Abhängigkeit der axialen Ausdehnung einer Perforierung (8) der Bohrung (7) in der Lagerstättenmatrix gewählt und beträgt bevorzugt von 0,5 m bis 30 m. Das Ladungspaket (9) bzw. die Ladungseinheiten (91 , 92, 92') sind quasi auf das Verbindungselement (2) aufgefädelt und zwischen den Befestigungselementen (101 , 20 103) angeordnet, insbesondere zwischen den Kegeln (4, 4').
Die Perforierung (8) der Bohrung (7) beschreibt im Sinne der vorliegenden Erfindung einen Förderhorizont, in dem Perforationslöcher und/oder Perforationskanäle bereits vorhanden sind oder durch Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung (100) erzeugt 25 werden sollen. Häufig entspricht die axiale Ausdehnung der Perforierung (8) der Mächtigkeit der Gesteinsschicht (d.h. Lagerstättenmatrix), aus der das Fluid, z.B. Erdöl oder Erdgas, gefördert werden soll.
Besonders bevorzugt sind die einzelnen Ladungseinheiten (91 , 92, 92') so 30 dimensioniert und geometrisch so gestaltet, dass beim Abbrennen von beiden Seiten nahezu dieselben Energiemengen freigesetzt werden.
Benachbarte Ladungseinheiten (91 , 92, 92') können in einer Weiterbildung der Erfindung unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen. Die kleineren
35 Außendurchmesser haben bevorzugt Werte im Bereich von 75 % bis 95 % des größten Außendurchmessers. Die axiale Länge der Ladungseinheiten (91 , 92, 92') mit verringertem Außendurchmesser beträgt bevorzugt 10 % bis 50 % der durchschnittlichen axialen Ausdehnung der Ladungseinheiten (91 , 92, 92') mit nicht verringertem Außendurchmesser. Besonders bevorzugt weisen die Ladungseinheiten
40 (91 , 92, 92') mit nicht verringertem Außendurchmesser jeweils die gleiche axiale Ausdehnung auf. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung (100) ist in axialer Richtung die gesamte Länge zwischen den Befestigungselementen (101 , 103) mit dem zumindest einen Ladungspaket (9) ausgefüllt. Um ein zeitlich versetztes Zünden besser zu ermöglichen, weisen die erste Ladungseinheit (91 ) und die zweite Ladungseinheit (92, 92') vorzugsweise jeweils einen Zünder (10) auf. Insbesondere können zunächst die zweiten Ladungseinheiten (92, 92') gezündet werden, um die Kegel (4, 4') in Bewegung zu bringen. Danach (insbesondere nach 10 ms bis 50 ms) kann die erste Ladungseinheit (91 ) gezündet werden, so dass diese im bereits abgesperrten Raum zündet, wodurch die Effizienz der Sprengung steigt und die Bewegung der Schlagwelle in der axialen Richtung der Bohrung (7) begrenzt wird.
Der/die Zünder ist/sind bevorzugt derart angeordnet, dass bei der Zündung das Abbrennen des Ladungspakets (9) in einem in axialer Richtung mittigen Bereich beginnt und sich in Richtung der Befestigungselemente (101 , 103) fortsetzt.
Die Wahl der/des Zünder/s (10) ist abhängig von dem eingesetzten Festbrennstoff bzw. Sprengstoff. Geeignete Zünder (10) sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise Elektrolichtbogenzünder oder Spiralzünder. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verbindungselement (2) im Inneren einen axialen Kanal auf, durch den beispielsweise elektrische Leitungen oder andere für die Zündung des Zünders (10) erforderliche Leitungen geführt werden können. Das Verschieben des Kegels (4, 4') in die Kegelbohrung (31 , 31 ') der Schlitzbuchse (3, 3') kann in einer Weiterbildung dadurch beschleunigt werden, dass die zumindest eine zweite Ladungseinheit (92, 92') eine in Richtung des ersten Begrenzungselements (101 ) oder des zweiten Begrenzungselements (103) angeordneten Aussparung (93) aufweist. In anderen Worten wird durch die Aussparung (93) eine zielgerichtetere Zündung der zweiten Ladungseinheit (92, 92') bewirkt.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Achse der Aussparung (93) auf der Achse des Verbindungselements (2) liegt. Hierdurch wird eine Schiefstellung des Kegels (4, 4') bei der Sprengung ausgeschlossen.
Die Aussparung (93, 93') ist dabei insbesondere auf die Kegelgrundfläche (42, 42') des Kegels (4, 4') gerichtet. Die kumulative Detonationswelle kann somit präzise auf die Kegelgrundfläche (42, 42') ausgerichtet werden. Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bohrlochstimulation, umfassend die Schritte a) Einführen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (100), wie sie vorstehend beschrieben wurde, in eine Bohrung (7),
b) Zünden zumindest eines Ladungspakets (9) der Vorrichtung (100) und c) zumindest teilweise Entfernen der Vorrichtung (100) aus der Bohrung (7).
In Schritt a) wird die Vorrichtung (100) in die Bohrung (7) einbracht und durch Nachschieben eines Tragelements (1 ) weiter in die Bohrung (7) eingeführt, bis die Vorrichtung an der richtigen Stelle positioniert ist, wo in Schritt b) mittels eines geeigneten Zünders das zumindest eines Ladungspaket (9) gezündet wird.
Nach dem Zünden und Abbrennen des zumindest einen Ladungspakets (9) wird die Vorrichtung (100) in Schritt c) aus der Bohrung (7) entfernt. Da zumindest ein erstes Befestigungselement (101 ) nach dem Zünden und Abbrennen in der Bohrung (7) verkeilt ist, kann die Vorrichtung (100) nicht ohne weiteres herausgezogen werden. Daher bietet es sich an, die Vorrichtung (100) in Schritt c) zumindest teilweise auszufräsen oder ihren Rest tiefer in die Bohrung (7) einzuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung (100) auf, d.h. es ist in vorteilhafter Weise möglich, die bei der Zündung zumindest eines Ladungspakets (9) freiwerdende Energie weitgehend vollständig auf den für die Förderung maßgeblichen Abschnitt der Lagerstätten matrix zu richten und damit in effizienter Weise die Permeabilität dieses Abschnitts zu verbessern. Für die Effizienz des Verfahrens hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn das zumindest eine Ladungspaket (9) zumindest eine erste Ladungseinheit (91 ) und zumindest eine zweite Ladungseinheit (92, 92') aufweist und Schritt b) die Teilschritte umfasst
b1 ) Zünden der zumindest einen zweiten Ladungseinheit (92, 92') und b2) Zünden der zumindest einen ersten Ladungseinheit (91 ).
Mit der sequenziellen Zündung kann erreicht werden, dass zunächst durch die zweite Ladungseinheit (92, 92') das Befestigungselement (101 , 103) in der Bohrung verklemmt wird, so dass die Vorrichtung (100) nicht mehr verrutschen kann. Abschließend kann der durch das Abbrennen der ersten Ladungseinheit (91 ) sich aufbauende Druck fast ausschließlich auf die Lagerstättenmatrix gerichtet werden.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt a) die Vorrichtung (100) so in die Bohrung (7) eingeführt, dass das zumindest eine Ladungspaket (9) in einem Abschnitt der Bohrung (7) positioniert wird, in dem ein Futterrohr (5) eine Perforierung (8) aufweist. Auf diese Weise kann die beim Zünden und Abbrennen des zumindest einen Ladungspakets (9) freiwerdende Energie zielgerichtet die Permeabilität der an die Perforierung (8) angrenzenden Lagerstätten matrix verbessern. In einer dazu alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt a) die Vorrichtung (100) so in die Bohrung (7) eingeführt, dass das zumindest eine Ladungspaket (9) in einem nicht verrohrten Abschnitt (14) der Bohrung (7) positioniert wird und zumindest das erste Begrenzungselement (101 ) in einem ein Futterrohr (5) aufweisenden Bereich der Bohrung (7) angeordnet ist.
Mit dieser alternativen Weiterbildung kann durch das vollständige Fehlen eines Futterrohrs (5) die freiwerdende Energie im Wesentlichen vollständig in die Lagerstättenmatrix gerichtet werden. In dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (100), wie sie vorstehend beschrieben wurde, zur Bohrlochstimulation in vertikalen oder abgelenkten oder horizontalen Bohrungen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, im Wesentlichen unabhängig von der geometrischen Lage einer Bohrung (7) das Bohrloch zu stimulieren.
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 im
Grundzustand vor dem Zünden und Abbrennen nach einer ersten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 100 während des Abbrennens,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 im
Grundzustand nach einer zweiten Ausführungsform mit drei Ladungseinheiten
91 , 92, 92',
Fig. 4 eine schematische Detaildarstellung einer Schlitzbuchse 3 nach einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 im Grundzustand nach einer dritten Ausführungsform in einem nicht verrohrten Abschnitt 14 der Bohrung 7,
Fig. 5b eine schematische Darstellung der in Fig. 5a gezeigten Vorrichtung 100 nach dem Zünden und Abbrennen,
Fig. 6a eine schematische Teildarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 im Grundzustand nach einer vierten Ausführungsform in einem nicht verrohrten Abschnitt 14 der Bohrung 7 mit einem ringförmigen Wulst 33',
Fig. 6b eine schematische Darstellung der in Fig. 6a gezeigten Vorrichtung 100 nach dem Zünden und Abbrennen,
Fig. 7a ein schematischer Längsschnitt einer Bohrung 7 mit eingebrachtem Bohrlochfilter 13 und
Fig. 7b ein schematischer Längsschnitt einer Bohrung 7 mit eingebrachtem Bohrlochfilter 13 vor einer zerstörten Zone 15.
Die Figuren der vorliegenden Erfindung sind als Prinzipdarstellungen zu verstehen und stellen insbesondere keine Beschränkung dar, beispielsweise im Hinblick auf konkrete Abmessungen oder Ausgestaltungsvarianten von Bauteilen. Der besseren Darstellbarkeit halber sind die Figuren insbesondere bezüglich der Längen- und Breitenverhältnisse in der Regel nicht maßstäblich.
Figur 1 zeigt schematisch einer erfindungsgemäße Vorrichtung 100 im Grundzustand (d.h. vor dem Zünden und Abbrennen des Ladungspakets 9) in einer mit einem Futterrohr 5 versehenen Bohrung 7 in einer Lagerstätte 1 1 . Linkerhand ist ein Tragelement 1 angedeutet, das an der Vorrichtung 100 befestigt ist und diese in die Bohrung 7 eingebracht hat.
Die Vorrichtung 100 ist spiegelbildlich aufgebaut und umfasst ein erstes Befestigungselement 101 und ein zweites Befestigungselement 103. Jedes Befestigungselement 101 , 103 besteht in der dargestellten Ausführungsform aus einer Schlitzbuchse 3, 3' mit Kegelbohrung 31 , 31 ' und einem Kegel 4, 4'. Die Schlitzbuchsen 3, 3' sind über ein Verbindungselement 2 miteinander verbunden und sind auf diesem befestigt, in dieser Darstellung mittels Scheiben 6, 6'. Das Verbindungselement 2 beabstandet die Befestigungselemente 101 , 103 auf ein vorgegebenes Maß.
Zwischen den Befestigungselementen 101 , 103, speziell zwischen den Kegeln 4, 4' ist das Ladungspaket 9 angeordnet. Die Kegel 4, 4' und das Ladungspaket 9 weisen jeweils einen axialen Hohlraum auf, mit dem sie auf das Verbindungselement 2 aufgefädelt sind. In der Darstellung der Figur 1 liegt das Ladungspaket 9 beidseitig an den Kegelgrundflächen 42, 42' an. Das Ladungspaket 9 weist einen Zünder 10 auf, der über eine hier nicht dargestellte Einrichtung gezündet werden kann, beispielsweise ein Zündkabel, das entlang des Verbindungselements 2 und des Tragelements 1 an die Oberfläche führt.
Im Bereich, in dem die Vorrichtung 100 positioniert ist, weist das Futterrohr 5 eine Perforierung 8 auf, durch welche das auszubeutende Fluid gefördert werden kann. Wie eingangs beschrieben, kann sich mit der Zeit die Perforierung 8 zusetzen, d.h. die Permeabilität kann sich so verringern, dass keine wirtschaftliche Förderung es Fluids mehr möglich ist. Figur 2 stellt die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung 100 nach dem Zünden des Ladungspakets 9 und während dessen Abbrennen dar. Mit kleinen Pfeilen ist die Wirkung des beim Zünden und Abbrennen entstehenden Drucks dargestellt, der zum einem auf die Kegel 4, 4' wirkt und diese in die Schlitzbuchsen 3, 3' drückt, zu anderen durch die Perforierung 8 in die Lagerstätten matrix eindringt und dort Frackrisse 12 erzeugt.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die in Figur 3 dargestellt wird, besteht das Ladungspaket 9 der Vorrichtung 100 aus drei Ladungseinheiten 91 , 92, 92', wobei die Ladungseinheiten 92, 92' die an die Begrenzungselemente 101 , 103 angrenzen (genauer an die Kegelgrundflächen 42, 42') Aussparungen 93, 93' aufweisen. Die Ladungseinheiten 92, 92' und aus Sprengstoff gefertigt, während die Ladungseinheit 91 aus einem Festbrennstoff besteht. Beim Zünden werden zunächst die Ladungseinheiten 92, 92' gezündet, bevor die Ladungseinheit 91 abgebrannt wird. Figur 4 stellt im Detail den Aufbau einer Schlitzbuchse 3 dar, die zumindest einen von außen nach innen durchgehenden Schlitz 32 aufweist. Im Inneren der Schlitzbuchse 3 ist eine Kegelbohrung 31 eingebracht.
Figur 5a zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100, die in einem unverrohrten Abschnitt 14 der Bohrung 7 angeordnet ist, vor dem Zünden und Abbrennen des Ladungspakets 9. Der unverrohrte Abschnitt kann beispielsweise durch Ausbohren des Futterrohrs 5 erzeugt werden.
Figur 5b zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 der Figur 5a nach dem Zünden und Abbrennen des Ladungspakets 9. Neben den durch den entstandenen Druck erzeugten Frackrissen 12 bildet sich eine zerstörte Zone 15. Diese entsteht, da kein Futterrohr 5 die Lagerstättenmatrix 1 1 stützt, die dann in die Bohrung 7 stürzen kann.
Eine spezielle Weiterbildung der Schlitzbuchse 3' wird in Figur 6a gezeigt. Diese Schlitzbuchse 3' weist einen ringförmigen Wulst 33' auf. Die Wirkung dieses Wulst 33' wird aus Figur 6b deutlich, welche die Schlitzbuchse 3' aus Figur 6a nach dem Zünden und Abbrennen des Ladungspakets 9 zeigt. Der in die Kegelbohrung 31 ' eindringende Kegel 4' hat die Schlitzbuchs 3' so weit aufgeweitet, dass der Wulst 33' in das Ende des Futterrohrs 5 eingreifen kann und so für eine noch bessere Verkeilung des Befestigungselements 103 sorgt. Nachfolgend wird die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zur Bohrlochstimulation anhand einer konkreten Ausführungsform beschrieben.
Zunächst wird die Vorrichtung 100 zum Einsatz vorbereitet. Die Montage der Vorrichtung 100 kann direkt am Bohrlochkopf stattfinden. Alternativ wird von einer Servicefirma eine Vorrichtung 100 geliefert, die sofort einsetzbar ist. Die Vorrichtung 100 wird an dem Tragelement 1 befestigt und in die Bohrung 7 eingebracht. Die Vorrichtung 100 wird an der Perforierung 8 der Bohrung 7 platziert (vgl. Fig. 1 ).
Das Ladungspaket 9 der Vorrichtung 100 wird anschließend durch bspw. einen elektrischen Zünder 10 initiiert. Das Abbrennen des Ladungspakets 9 kann in wenigen Millisekunden vollendet werden. Damit steigt der Druck in dem Bohrlochabschnitt zwischen den zwei Begrenzungselementen 101 , 103. Es entwickelt sich eine Druckwelle, welche die Kegel 4, 4' in Bewegung bringt. Da die Schlitzbuchsen 3, 3' der als Spreizkeile ausgestalteten Begrenzungselemente 101 , 103 durch das Verbindungselement 2 (hier als Stange ausgeführt) fixiert sind, werden die Schlitzbuchsen 3, 3' in der Bohrung 7 fest gespreizt. Die Spreizung wird auch durch eine geriffelte Außenfläche der Schlitzbuchsen 3, 3' unterstützt. Im abgesperrten Bohrlochraum zwischen den zwei Begrenzungselementen 101 , 103 steigt der Druck weiter, und die heißen gasförmigen Produkte des Abbrennens drängen in die Perforierung 8 ein. Als Folge wird die Perforierung 8 von Verstopfungen befreit, und in der Lagerstätte 1 1 werden alte Risse erweitert und neue Frackrisse 12 gebildet (vgl. Fig. 2).
Nach dem Abbrennen werden die Begrenzungselemente 101 , 103 mit Hilfe des Tragelements 1 (bspw. ein Rohrstrang) weiter in die Bohrung 7 geschoben oder ausgefräst. Danach kann der konventionelle Bohrlochfilter 13 in der Bohrung 7 installiert werden (vgl. Fig. 7a). Schließlich kann die Ölförderung beginnen.
In einer Weiterbildung wird das in Ladungseinheiten 91 , 92, 92' unterteilte Ladungspaket 9 in zwei Schritten gezündet, wobei im ersten Schritt die Ladungseinheiten 92, 92' mit kumulativen Aussparungen 93, 93' und im zweiten Schritt die Ladungseinheit 91 gezündet werden.
Diese Ausführung garantiert die Absperrung des Bohrlochabschnittes vor dem Abbrennen/Sprengen der Ladungseinheit 91 und wird bevorzugt beim Sprengen der Gesteine in Umgebung der Bohrung 7 eingesetzt. Vor dem Beginn der Bohrlochstimulation kann ein Teil der Verrohrung ausgebohrt werden. Damit entsteht nicht verrohrter Bohrlochabschnitt 14 (vgl. Fig. 5a) in der Lagerstätte 1 1 , bspw. einer ölführenden geologischen Schicht. Die Länge des Bohrlochabschnitts 14 kann der Mächtigkeit der ölführenden geologischen Schicht entsprechen.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensvariante werden das Ladungspaket 9 im nicht verrohrtem Abschnitt 14 und die beiden Begrenzungselemente 101 , 103 in den mit Futterrohren 5 verrohrten Bohrlochabschnitten platziert (vgl. Fig. 5a). Damit wird die Spreizung der Schlitzbuchsen 3, 3' garantiert und das Fracken der Gesteine in Umgebung der Bohrung 7 durch Sprengen erleichtert. Nach Sprengung der Ladungseinheit 91 wird die zerstörte Zone 15 in der Lagerstätte 1 1 gebildet (vgl. Fig. 5b). Um die Absperrung des nicht verrohrten Bohrlochabschnittes 14 sicherzustellen, kann die Schlitzbuchse 3, 3' mit einem ringförmigen Wulst 33, 33' versehen sein (vgl. Fig. 6a). Dies garantiert auch beim Zerstören des Verbindungselements 2 die Fixierung der Spreizkeile in der Bohrung. In diesem Fall sorgt das Verbindungselement 2 für eine Ausweitung der Schlitzbuchse 3, 3'. Nach nach dem Zerstören des Verbindungselements 2 wird die Schlitzbuchse 3, 3' mit den Kegel 4, 4' durch die Verzahnung des Wulst 33, 33' mit dem Rand des Futterrohrs 5 fixiert (vgl. Fig. 6b).
Der Bohrlochfilter 13 wird im Bohrloch vor der zerstörten Zone 15 installiert (vgl. Fig. 7b) oder direkt in die zerstörte Zone 15 eingeführt (vgl. Fig. 7a).
Die Vorrichtung 100 und Verfahren der vorliegenden Erfindung können auch in nicht verrohrten Sprengbohrungen eingesetzt werden.
Die Vorrichtung 100 und das Verfahren der vorliegenden Erfindung können in den Produktionsbohrungen zur Produktionsratensteigerung, in Injektionsbohrungen zur Steigerung der Injektionsraten und in Sprengbohrungen zur selektiven Zerstörung der geologischen Schichten sowie für Effizienzsteigerung der Sprengarbeiten eingesetzt werden. Liste der verwendeten Bezugszeichen
100 Vorrichtung
101 erstes Begrenzungselement
5 103 zweites Begrenzungselement
1 Tragelement
2 Verbindungselement
3, 3' Schlitzbuchse
31 , 31 ' Kegelbohrung der Schlitzbuchse
10 32 Schlitz der Schlitzbuchse
33, 33' ringförmiger Wulst der Schlitzbuchse
4, 4' Kegel des Spreizkeiles
41 , 41 ' die axiale Aussparung des Kegels
42, 42' Kegelgrundfläche
15 5 Futterrohr der Bohrung
6, 6' Scheibe des Spreizkeiles
7 Bohrung
8 Perforierung der Bohrung
9 Ladungspaket
20 91 erste Ladungseinheit
92, 92' zweite Ladungseinheit mit Aussparung 93, 93'
93, 93' Aussparung
10 Zünder
1 1 Lagerstätte
25 12 Frackrisse
13 Bohrlochfilter
14 unverrohrter Abschnitt
15 zerstörte Zone

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (100) zur Bohrlochstimulation, umfassend
- ein erstes Begrenzungselement (101 ), das zur Aufnahme eines Tragelements (1 ) vorbereitet ist,
- ein von dem ersten Begrenzungselement (101 ) beabstandetes und mit diesem über ein Verbindungselement (2) zumindest teilweise verbundenes zweites Begrenzungselement (103),
- zumindest ein Ladungspaket (9), das zwischen dem ersten Begrenzungselement (101 ) und dem zweiten Begrenzungselement (103) angeordnet ist, und
- zumindest einen Zünder (10) zum Zünden des zumindest einen Ladungspakets (9),
wobei zumindest das erste Begrenzungselement (101 ) eine Schlitzbuchse (3) mit einer Kegelbohrung (31 ) und einen mit der Kegelbohrung (31 ) im Wesentlichen formschlüssigen Kegel (4) umfasst.
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 , wobei das zweite Begrenzungselement (103) eine Schlitzbuchse (3') mit einer Kegelbohrung (31 ') und einen mit der Kegelbohrung (31 ') im Wesentlichen formschlüssigen Kegel (4') umfasst.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei die Schlitzbuchse (3) des ersten Begrenzungselements (101 ) über das Verbindungselement (2) mit der
Schlitzbuchse (3') des zweiten Begrenzungselements (103) verbunden ist und die Kegel (4, 4') des ersten Begrenzungselements (101 ) und des zweiten Begrenzungselements (103) jeweils einen axialen Hohlraum zur Aufnahme des Verbindungselements (2) aufweisen.
4. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schlitzbuchse (3, 3') an ihrem in axialer Richtung dem zumindest einen Ladungspaket (9) zugewandten Ende einen ringförmigen Wulst (33, 33') aufweist.
5. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zumindest eine Ladungspaket (9) einen axialen Hohlraum zur Aufnahme des Verbindungselements (2) aufweist.
6. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zumindest eine Ladungspaket (9) zumindest eine erste Ladungseinheit (91 ) und zumindest eine zweite Ladungseinheit (92, 92') aufweist.
EB13-5922PC
7. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zumindest eine erste Ladungseinheit (91 ) einen Festbrennstoff und die zumindest eine zweite Ladungseinheit (92, 92') einen Sprengstoff aufweist.
5
8. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Ladungseinheit (91 ) und die zweite Ladungseinheit (92, 92') jeweils einen Zünder (10) aufweisen.
10 9. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zumindest eine zweite Ladungseinheit (92, 92') eine in Richtung des ersten Begrenzungselements (101 ) oder des zweiten Begrenzungselements (103) angeordneten Aussparung (93) aufweist.
15 10. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Achse der
Aussparung (93) auf der Achse des Verbindungselements (2) liegt.
1 1 . Verfahren zur Bohrlochstimulation, umfassend die Schritte
a) Einführen einer Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in eine 20 Bohrung (7),
b) Zünden zumindest eines Ladungspakets (9) der Vorrichtung (100) und c) zumindest teilweise Entfernen der Vorrichtung (100) aus der Bohrung (7).
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei das zumindest eine Ladungspaket (9) 25 zumindest eine erste Ladungseinheit (91 ) und zumindest eine zweite
Ladungseinheit (92, 92') aufweist und Schritt b) die Teilschritte umfasst b1 ) Zünden der zumindest einen zweiten Ladungseinheit (92, 92') und b2) Zünden der zumindest einen ersten Ladungseinheit (91 ).
30 13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei in Schritt a) die Vorrichtung (100) so in die Bohrung (7) eingeführt wird, dass das zumindest eine Ladungspaket (9) in einem Abschnitt der Bohrung (7) positioniert wird, in dem ein Futterrohr (5) eine Perforierung (8) aufweist.
35 14. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei in Schritt a) die Vorrichtung (100) so in die Bohrung (7) eingeführt wird, dass das zumindest eine Ladungspaket (9) in einem nicht verrohrten Abschnitt (14) der Bohrung (7) positioniert wird und zumindest das erste Begrenzungselement (101 ) in einem ein Futterrohr (5) aufweisenden Bereich der Bohrung (7) angeordnet ist.
40
EB13-5922PC
15. Verwendung der Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Bohrlochstimulation in vertikalen oder abgelenkten oder horizontalen Bohrungen.
EB13-5922PC
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