DE1117018B

DE1117018B - Shaped charge for use in perforation units

Info

Publication number: DE1117018B
Application number: DEI16658A
Authority: DE
Inventors: Glenn Buck Christopher
Original assignee: Jet Research Center Inc
Current assignee: Jet Research Center Inc
Priority date: 1959-05-15
Filing date: 1959-06-30
Publication date: 1961-11-09

Description

Hohlladung zur Verwendung in Perforationseinheiten Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlladung zur Verwendung in Perforationseinheiten zum Perforieren von Bohrlöchern.Shaped charge for use in perforation units The invention relates relies on a shaped charge for use in perforation units for perforating of boreholes.

Bei der Perforation von Bohrlöchern, wie Öl-, Gas-oder Wasserquellen wird für gewöhnlich ein mit einer oder mehreren Hohlladungseinheiten bestücktes Gerät in das Bohrloch hinabgelassen und dort zur Explosion gebracht, wobei die einzelnen Hohlladungen Perforationsstrahlen durch die Wand der Verrohrung hindurch in die zu durchschlagende Zone aussenden, so daß Öl, Gas, Wasser oder andere wertvolle in der Formation enthaltene Fluiden durch die von den Strahlen hervorgebrachten Löcher in das Bohrloch eintreten können, von wo aus sie entweder unter der Wirkung des in der Formation herrschenden Drucks oder unter Zuhilfenahme von Pumpen an die Erdoberfläche gefördert werden können.When perforating boreholes, such as oil, gas or water wells is usually one equipped with one or more shaped charge units Device lowered into the borehole and exploded there, with the individual Shaped charges jets through the wall of the casing into the perforation send out zone to be penetrated, leaving oil, gas, water or other valuable fluids contained in the formation by those produced by the jets Holes can enter the borehole, from where they either under the action the pressure prevailing in the formation or with the aid of pumps to the Earth's surface can be promoted.

Bei einem kürzlich entwickelten, unter der Bezeichnung »rohrloser Mehrfachausbau« bekanntgewordenen Verfahren zum Ausbau von Ölquellen hängen im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren, bei denen eine einzige Steigleitung mit großem Durchmesser verwendet wird, zwei, drei oder mehr Rohrstränge gleichen Durchmessers nebeneinander einzementiert in einem offenen Loch. Tatsächlich bildet jeder dieser Stränge mit geringem Durchmesser ein Bohrloch für sich. Bei einer typischen derartigen Anordnung bestehen diese Stränge aus Rohren mit einem Außendurchmesser von 73 mm, wie sie häufig als Förderrohre in herkömmlichen Bohrlöchern verwendet werden. Jeder einzelne dieser Stränge mit geringem Durchmesser dient dabei als Verrohrung und, da sich in ihrem Innern kein weiteres Rohr befindet, gleichzeitig auch als Förderleitung. Bohrlöcher, bei denen ein einziger Strang mit geringem Durchmesser als Verrohrung dient, werden als »Quellen mit schlankem Bohrloch« bezeichnet.In a recently developed one called »tubeless Mehrfachausbau «procedures for the expansion of oil wells that have become known depend in contrast to the traditional method that involves a single large diameter riser if two, three or more pipe strings of the same diameter are used next to each other cemented in an open hole. In fact, each of these strands co-forms small diameter a borehole of its own. In a typical such arrangement these strands consist of tubes with an outside diameter of 73 mm, like them often used as production tubing in conventional wellbores. Every single one these strands with a small diameter serves as piping and, since there is no other pipe inside, at the same time as a delivery line. Boreholes that use a single small diameter string as casing are referred to as "slender wells".

Bei einem anderen, dem sogenannten Dauerbetriebsverfahren zum Ausbau von Quellen wird die Verrohrung nach Beendigung des Bohrvorgangs bis zum Förderhorizont hinab in das Bohrloch eingesetzt. Die Förderrohre von geringem Durchmesser werden dann von der Erdoberfläche her so in das Bohrloch eingeführt, daß sie bis in die Nähe, aber etwas oberhalb der zu durchschlagenden Zone hinabreichen. Die Förderleitung hängt an einer die notwendigen Ventile zur Steuerung der aus der Formation austretenden Fluidumsströme aufweisenden Kopfausrüstung. Der Bohrschlamm wird aus der Quelle herausgewaschen und durch eine klare Flüssigkeit, wie Öl oder Salzwasser, ersetzt. Sodann wird das Perforationsgerät durch das Förderrohr hindurch so weit in das Bohrloch hinabgelassen, daß es aus dessen unterem Ende hervortritt und sich in der Tiefe der zu durchschlagenden Zone befindet und anschließend zur Detonation gebracht, um die Bohrlochverrohrung zu durchschlagen. Beim Dauerbetriebsverfahren können innerhalb der Verrohrung auch mehr als ein Förderstrang verwendet werden.In another, the so-called continuous operation method for expansion After completion of the drilling process, the casing is carried from springs to the production horizon inserted down into the borehole. The delivery pipes are of small diameter then introduced into the borehole from the surface of the earth so that they extend into the Proximity, but reach down a little above the zone to be penetrated. The delivery line hangs on one of the valves necessary to control the exiting from the formation Head equipment having fluid flows. The drilling mud is drawn from the source washed out and replaced with a clear liquid such as oil or salt water. The perforation device is then pushed so far into the borehole through the production pipe let down so that it emerges from its lower end and extends into the depths the zone to be penetrated is located and then detonated, to puncture the well casing. In the case of continuous operation, within the piping, more than one delivery line can also be used.

Nach der Explosion wird das Gerät, sofern es durch Explosion nicht zerstört worden ist, wieder durch das Rohr an die Erdoberfläche gezogen. Zerbirst das Gerät jedoch, so fallen die Trümmer auf den Boden der Quelle.After the explosion, the device will if it does not explode has been destroyed, pulled back through the pipe to the surface of the earth. Bursts the device, however, the debris falls to the bottom of the source.

Da die Förderleitung einen sehr viel geringeren Durchmesser aufweist als die Verrohrung, ist der Gesamtaußendurchmesser eines Perforationsgeräts, das ja durch die Förderleitung hindurchgehen muß, auf einen etwas unter dem lichten Durchmesser der Förderleitung liegenden Wert begrenzt. Waagerecht im Träger eines mit Hohlladungen bestückten Perforationsgerätes angeordnete Hohlladungen können daher nur verhältnismäßig kurz sein und besitzen somit nur eine geringe Durchschlagkraft. Derartige Perforationseinheiten werden für gewöhnlich mit Hilfe einer axial hinter den Ladungseinheiten angeordneten Knallzündschnur gezündet, die jedoch Platz benötigt und daher den für die mit Hohlladungen bestückten Perforationseinheiten zur Verfügung stehenden Platz weiter herabsetzt.Because the delivery line has a much smaller diameter as the casing, is the overall outside diameter of a perforator that yes must go through the delivery line, to something under the light Diameter of the delivery line is limited. Horizontally in the carrier of a with shaped charges equipped perforation device arranged shaped charges can therefore only be relatively short and thus have only a low penetration power. Such Perforation units are usually made with the help of an axially behind the charge units arranged detonating fuse, which, however, requires space and therefore the for the perforation units equipped with shaped charges are available further lowers.

Der Erfindung liegt daher in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine Hohlladung für Perforationseinheiten zu schaffen, die den im Bohrloch oder im Förderrohr, durch die das die Einheit enthaltende Gerät abgesenkt werden muß, zur Verfügung stehenden Raum möglichst wirksam ausnutzt. Dabei soll diese Hohlladung vorzugsweise eine möglichst große Durchschlagskraft auf eine vorgegebene Länge besitzen und vorzugsweise entweder in Bohrlochperforationsgeräten mit hohlen Trägern oder in eingekapselten, gegen die in der Quelle vorhandenen Flüssigkeiten geschützten Einheiten verwendbar sein.The invention is therefore primarily based on the object of a To create shaped charge for perforation units, which in the borehole or in the production pipe, by which the device containing the unit must be lowered uses standing space as effectively as possible. This shaped charge should preferably be used have the greatest possible penetration power over a given length and preferably either in borehole perforation devices with hollow supports or in encapsulated, units protected against the fluids present in the source can be used be.

Außerdem besteht ein Erfindungsziel in der Schaffung einer mit Hohlladungen bestückten Perforationseinheit, die nach dem Zünden des Geräts keine Trümmer im Bohrloch zurückläßt.In addition, it is an object of the invention to provide one with shaped charges equipped perforation unit that does not leave any debris in the device after the device has been ignited Leaves borehole behind.

Demgemäß besteht die Erfindung aus einer Hohlladung zur Verwendung in Perforationseinheiten zum Perforieren von Bohrlöchern mit einer über Zünd-und Übertragungsladung wirkenden Zündung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die den Querschnitt der Hauptladung in bekannter Weise überdeckende Cbertragungsladung in ihrem rückwärtigen Teil einen radialen, kanalartigen Ansatz aufweist, der in eine Zündladung übergeht, welche ihrerseits im Wirkkontakt mit einer - zur Hohlladungsachse gesehen -seitlich angeordneten Knallzündschnur steht.Accordingly, the invention consists of a shaped charge for use in perforation units for perforating boreholes with an over ignition and Transfer charge acting ignition, which is characterized in that the Cross-section of the main charge in a known manner overlapping transfer charge in its rear part has a radial, channel-like approach which is in a Ignition charge passes, which in turn is in effective contact with a - to the shaped charge axis seen - laterally arranged detonating fuse stands.

In der Zeichnung zeigt Fig.l einen lotrechten Längsschnitt durch den Oberteil eines mit der erfindungsgemäßen Hohlladung bestückbaren Perforationsgeräts für Erdölbohrlöcher od. dgl., Fig. 1 a eine Ansicht des zugehörigen Unterteils des in Fig. 1 dargestellten Geräts, die zusammen mit Fig. 1 eine vollständige Ansicht des Geräts ergibt, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, in Pfeilrichtung gesehen, Fig. 2 a einen Schnitt längs der Linie 2 a-2 a in Fig. 1 a, in Pfeilrichtung gesehen, Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 1-1 in Fig. 1 durch die erfindungsgemäße Hohlladung in vergrößertem Maßstab, Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines Trägers für die Perforationseinheiten im Gerät, in vergrößertem Maßstab, und Fig. 5 eine teilweise weggebrochene, auseinandergezogene, perspektivische Ansicht einer Perforationseinheit des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Geräts, in vergrößertem Maßstab.In the drawing Fig.l shows a vertical longitudinal section through the Upper part of a perforation device that can be equipped with the hollow charge according to the invention for oil wells or the like., Fig. 1 a is a view of the associated lower part of the device shown in Fig. 1, which together with Fig. 1 is a complete view of the device, Fig. 2 shows a section along the line 2-2 in Fig. 1, in the direction of the arrow seen, Fig. 2 a is a section along the line 2 a-2 a in Fig. 1 a, in the direction of the arrow Seen, Fig. 3 shows a cross section along the line 1-1 in Fig. 1 through the invention Hollow charge on an enlarged scale, FIG. 4 a perspective view of a carrier for the perforation units in the device, on an enlarged scale, and FIG. 5 shows a partially broken away, exploded, perspective view of a perforation unit of the device shown in Figs. 1 to 3, on an enlarged scale.

Das in den Zeichnungen dargestellte Perforationsgerät für Bohrlöcher weist einen rohrförmigen Träger 10 auf, der zwecks Vermeidung eines Zusammendrückens durch den in den Tiefen, in denen das Gerät angewendet wird, herrschenden Bohrlochflüssigkeitsdruck vorzugsweise aus Stahl gefertigt ist und dessen Wandung an sich undurchlöchert ist, jedoch in lotrechten Abständen voneinander vor den einzelnen mit Hohlladungen bestückten Perforationseinheiten 12 mit Wandteile 11 geringerer Stärke bildende Vertiefungen versehen ist, die einerseits stark genug sind, um dem Druck der Bohrflüssigkeiten widerstehen zu können, aber andererseits so dünn sind, daß sie dem Durchtritt der beim Zünden der Ladungseinheiten erzeugten Durchschlagstrahlen ein möglichst geringes Hindernis entgegensetzen.The perforation device for boreholes shown in the drawings has a tubular support 10 which, in order to avoid compression by the borehole fluid pressure prevailing at the depths at which the device is used, is preferably made of steel and the wall of which is intrinsically imperforate, but in perpendicular distances from each other in front of the individual perforation units 12 equipped with hollow charges with wall parts 11 of lesser thickness forming depressions, which on the one hand are strong enough to withstand the pressure of the drilling fluids, but on the other hand are so thin that they can pass the when igniting the Charge units create the least possible obstacle to counteract the penetration rays generated.

Das obere Ende des Trägers ist durch einen in die Trägerbohrung eingepaßten und dort mit Hilfe von Schrauben 14 verankerten Stopfen 13 verschlossen, wobei den Stopfen im oberen Trägerende abdichtende kreisringförmige Scheiben 15 ein Eintreten von Bohrlochflüssigkeit in das Innere des Geräts verhindern.The upper end of the beam is fitted through a hole in the beam and closed there by means of screws 14 anchored plug 13, the Stopper in the upper end of the beam sealing circular disks 15 an entry Prevent borehole fluid from entering the device.

In ähnlicher Weise ist in das untere Ende des Trägers ein mit Hilfe von Schrauben 17 am Träger befestigter und mit Hilfe von kreisringförmigen Scheiben 18 gegen diesen abgedichteter Abschlußstopfen 16 eingepaßt. Das untere Ende 19 des unteren Stopfens 16 ist zwecks Erleichterung der Abwärtsführung des Geräts durch das Förderrohr zugespitzt.Similarly, in the lower end of the beam is a help fastened by screws 17 to the support and with the aid of circular washers 18 fitted against this sealed plug 16. The lower end 19 of the lower plug 16 is through to facilitate the downward movement of the device the delivery pipe is pointed.

Die Oberseite des unteren Stopfens 16 ist mit einer diametralen Nut 20 versehen, während der obere Stopfen 13 eine abwärts gerichtete, mit einer parallel zur Nut 20 im unteren Stopfen verlaufende Nut 22 versehene rohrförmige Verlängerung 21 aufweist, wobei diese Nuten 22, 20 die oberen bzw. unteren Enden eines axial angeordneten Trägers 23 für die Perforationseinheiten aufnehmen.The upper side of the lower plug 16 is provided with a diametrical groove 20 , while the upper plug 13 has a downwardly directed tubular extension 21 provided with a groove 22 running parallel to the groove 20 in the lower plug, these grooves 22, 20 being the upper or Receive lower ends of an axially arranged carrier 23 for the perforation units.

Die Breite dieses streifenförmigen Trägers 23 ist etwas geringer als der lichte Durchmesser des Trägers 10, so daß seine Seitenkanten beim Einführen des Streifens in das Innere des Trägers frei an der Trägerinnenwand entlanggleiten. Der Streifen 23 weist gemäß Fig.4 im lotrechten Abstand voneinander gegenüber den dünnwandigen Trägerwandabschnitten 11 vorgesehene kreisrunde Öffnungen 24 auf, die jeweils eine mit Hohlladungen bestückte Bohrlochperforationseinheit aufzunehmen und so anzuordnen vermögen, daß der Durchschlagstrahl durch die gegenüberliegenden dünnwandigen Trägerwandabschnitte hindurchgerichtet wird.The width of this strip-shaped carrier 23 is somewhat smaller than the clear diameter of the carrier 10, so that its side edges slide freely along the inner wall of the carrier when the strip is inserted into the interior of the carrier. 4, the strip 23 has circular openings 24 provided at a perpendicular distance from one another opposite the thin-walled carrier wall sections 11, each of which accommodates a borehole perforation unit equipped with hollow charges and is able to be arranged in such a way that the breakthrough beam is directed through the opposing thin-walled carrier wall sections.

Wie aus Fig. 3 und 5 ersichtlich ist, weist die Ladungseinheit 15 ein im wesentlichen glockenförmiges Gehäuse 25 mit einem nach hinten vorspringenden zylindrischen Teil 26 und einer über das hintere Ende dieses zylindrischen Teils aufgepaßten Kappe 27 auf.As can be seen from FIGS. 3 and 5, the charging unit 15 a substantially bell-shaped housing 25 with a rearwardly projecting one cylindrical part 26 and one over the rear end of this cylindrical part fitted cap 27 on.

Die Vorderkante 29 des Hohlladungsgehäuses ist ringförmig ausgebildet und stellt den breitesten Gehäuseteil dar, während die Außenseite 28 des Gehäuses sattelförmig ausgebildet und in ihrer Form an die zylindrische Oberfläche der Trägerinnenwand, gegen die sie anliegt und an der sie frei entlanggleiten kann, angepaßt ist. Das Hohlladungsgehäuse weist einen Zwischenteil 30 in Form eines nach hinten geneigten abgestumpften Kreisrings sowie einen dahinterliegenden Abschnitt 31 in Form eines noch stärker nach hinten als der Zwischenabschnitt geneigten, abgestumpften Kegelrings auf. Die Gehäuseabschnitte 28, 30 und 31 bilden einen zusammenhängenden Körper.The front edge 29 of the shaped charge housing is annular and represents the widest part of the housing, while the outside 28 of the housing saddle-shaped and its shape on the cylindrical surface of the inner wall of the girder, against which it rests and on which it can slide freely, is adapted. That The shaped charge housing has an intermediate part 30 in the form of a rearwardly inclined one truncated circular ring and a section 31 lying behind it in the form of a truncated conical ring inclined even more backwards than the intermediate section on. The housing sections 28, 30 and 31 form a coherent body.

Der im wesentlichen ringförmige, aus demselben Stück wie dieser Körper bestehende zylindrische Teil 26 bildet den engsten Teil des Gehäuses. Sowohl der Körper als auch der zylindrische Teil 26 besitzen die Form eines Rotationskörpers mit gemeinsamer Längsachse.The essentially ring-shaped one, made from the same piece as this body existing cylindrical part 26 forms the narrowest part of the housing. Both the The body as well as the cylindrical part 26 have the shape of a body of revolution with a common longitudinal axis.

Der zylindrische Teil 26 weist eine durchgehende, koaxiale Bohrung 32 auf, an derem hinteren Ende ein sich bis zum Umfang des zylindrischen Teils erstrekkender und durch dessen Wand hindurchreichender, an der Rückseite des Teils 26 offener kanalartiger Ansatz 33 vorgesehen ist. Die Kappe 27 weist einen kugelförmigen Rücken 34, dessen Radius fast gleich, aber etwas geringer als der Radius der Bohrung des Trägers 10 ist, sowie fest auf den Umfang des zylindrischen Teils 26 passende, ringförmige Seiten 35 auf, die zwecks Halterung der Kappe gegen den Umfang des Teils 26 umgebördelt sein können. Die Kappe bedeckt das äußere Ende und die hintere Öffnung des Ansatzes 33 sowie die hintere Öffnung der Bohrung 32. The cylindrical part 26 has a continuous, coaxial bore 32, at the rear end of which a channel-like projection 33, which extends to the circumference of the cylindrical part and extends through its wall and is open on the rear side of the part 26, is provided. The cap 27 has a spherical back 34, the radius of which is almost the same, but slightly smaller than the radius of the bore of the carrier 10, as well as fixed on the circumference of the cylindrical part 26, annular sides 35, which for the purpose of holding the cap against the Perimeter of the part 26 can be flanged. The cap covers the outer end and the rear opening of the boss 33 and the rear opening of the bore 32.

In dem vom Hohlladungsgehäuse gebildeten Hohlraum ist eine Haupt-Sprenghohlladung 36 aus hochexplosivem Material, beispielsweise körnigem gewachstem RDX, vorgesehen, das durch Einpressen in das Gehäuse stark verdichtet worden ist. In der Vorderseite dieser Hauptladung ist eine im wesentlichen kegelförmige Vertiefung 37 ausgebildet, die jedoch auch in Übereinstimmung mit den bisher benutzten Hohlräumen für Hohlladungseinheiten, beispielsweise halbkugel- oder birnenförmig oder in ähnlicher Weise geformt sein kann, solange sie die Form eines Rotationskörpers um die Längsachse der Ladungseinheit besitzt. Die Wand der Vertiefung ist mit einer herkömmlichen Ausfutterung 38 aus Kupfer oder ähnlichem inerten Material besetzt, wobei der Umfang 39 der Grundfläche diese Ausfutterung mit einem gewissen Spiel gegen die Innenwandung der Ladungsgehäuse-Vorderwand anliegt.A main explosive charge is located in the cavity formed by the shaped charge housing 36 made of highly explosive material, for example granular waxed RDX, provided, which has been strongly compressed by being pressed into the housing. In the front this main charge has a substantially conical recess 37, but also in accordance with the previously used cavities for shaped charge units, for example hemispherical or pear-shaped or shaped in a similar manner can, as long as they have the shape of a solid of revolution around the longitudinal axis of the cargo unit owns. The wall of the recess is made with a conventional lining 38 Copper or similar inert material occupied, the perimeter 39 of the base area this lining with a certain amount of play against the inner wall of the cargo housing front wall is present.

Die Bohrung 32 an der Rückseite der Hauptladung nimmt eine bei ihrer Explosion die Hauptladung zur Zündung bringende Übertragungsladung 40 auf, während im radialen Ansatz 33 neben dieser Übertragungsladung eine Zündladung 41 vorgesehen ist.The bore 32 in the rear of the main charge takes one at its Explosion while igniting the bulk charge transfer charge 40 In addition to this transfer charge, an ignition charge 41 is provided in the radial attachment 33 is.

Die Übertragungsladung 40 setzt sich aus einem hochexplosiven Stoff mit größerer Empfindlichkeit als die Hauptladung zusammen und dient zur Zündung der Hauptladung, während sich die Zündladung 41 aus einem noch empfindlicheren Stoff zusammensetzt und zur Zündung der Übertragungsladung dient. Beide Ladungen 40, 41 können aus ungewachstem, reinem RDX bestehen. Der Verdichtungsgrad der Übertragungsladung 40 ist etwas geringer als der der Hauptladung, während andererseits die Zündladung 41 noch weniger als die Übertragungsladung verdichtet ist, wie in Fig. 3 durch die weniger kräftige Punktierung angedeutet ist, und demgemäß eine größere Empfindlichkeit besitzt.The transfer charge 40 is composed of a highly explosive substance with greater sensitivity than the main charge and is used to ignite the main charge, while the ignition charge 41 is composed of an even more sensitive substance and is used to ignite the transfer charge. Both charges 40, 41 can consist of unwaxed, pure RDX. The degree of compression of the transfer charge 40 is somewhat less than that of the main charge, while on the other hand the ignition charge 41 is even less compressed than the transfer charge, as indicated in FIG. 3 by the less vigorous dots, and accordingly has a greater sensitivity.

Beim Füllen wird das Hohlladungsgehäuse mit der Übertragungsladungsöffnung nach unten und der vorderseitigen Öffnung nach oben gerichtet angeordnet und eine vorbestimmte Menge von körnigem, reinem RDX, die in zusammengepreßtem Zustand ausreicht, die Zünd- und Übertragungsladungs-Ausnehmungen zu füllen, wird in das Gehäuse eingeführt und leicht mit der Hand festgeklopft, so daß der Ansatz 33 und die Ausnehmung 32 für die übertragungsladung mit RDX gefüllt ist. Sodann wird die erforderliche, vorgegebene Menge an gewachstem, körnigem RDX für die Hauptladung in das Gehäuse eingeschüttet. Nunmehr wird eine Ausfutterung über die Spitze eines Druckstempels gestülpt und zwecks Ausbildung der Ausnehmung 37 unter einem sehr hohen Druck in der Größenordnung von 700 bis 1055 kg/cm'2 von oben her in die Sprengladung eingepreßt. Nach Zurückziehung des Druckstempels sind die Bestandteile der Sprengladung in gewünschtem Maß verdichtet und nehmen gemäß Fig. 3 den dafür vorgesehenen Platz ein. Auf Grund des sich nach rückwärts verengenden Querschnitts des Gehäuseinneren und der gegenüber der Ausnehmung für die Übertragungsladung abgesetzten Stellung des Zündladungskanals sowie der Entwicklung von innerer Reibung in den Sprengstoffen bei ihrer Verdichtung wird die Zündladung weniger als die Übertragungsladung und diese wiederum weniger als die Hauptladung verdichtet, so daß die gefüllte Einheit eine empfindliche Zündladung, eine weniger empfindliche Übertragungsladung und eine nur wenig empfindliche Hauptladung aufweist.When filling, the shaped charge case with the transfer charge opening arranged downwards and the front opening upwards and one predetermined amount of granular, pure RDX, sufficient when compressed, to fill the ignition and transfer charge recesses is inserted into the housing and lightly tapped by hand so that the projection 33 and the recess 32 is filled with RDX for transfer charging. Then the required, specified Amount of waxed, granular RDX poured into the case for the main charge. Now a lining is placed over the tip of a pressure stamp and for the purpose of forming the recess 37 under a very high pressure of the order of magnitude from 700 to 1055 kg / cm'2 pressed into the explosive charge from above. After withdrawal of the pressure ram, the components of the explosive charge are compressed to the desired extent and occupy the space provided according to FIG. 3. Due to the after backward narrowing cross-section of the housing interior and the opposite of the recess for the transfer charge remote position of the ignition charge channel as well as the Development of internal friction in the explosives when they are compressed the ignition charge less than the transfer charge and this in turn less than the main charge is compressed so that the filled unit becomes a sensitive ignition charge, a less sensitive transfer charge and a less sensitive bulk charge having.

Am Gehäuseboden ist eine nach rückwärts gerichtete, periphere Außenschulter 42 ausgebildet, die an einer Seite des Trägerstreifens 23 anliegt und dadurch die Ladungseinheit so hält, daß ihre Längsachse und ihre Vorder- und Rückseiten auf die Bohrung des Trägers ausgerichtet sind. Der sich unmittelbar hinter der Schulter 42 befindliche Umfangsteil des Hauptkörpers paßt genau in das kreisförmige Loch 24 hinein, wodurch die Achse der Ladung auf einen Durchmesser des Trägers 10 ausgerichtet wird. Eine radial vom Körper 29 abstehende und in eine im Trägerstreifen vorgesehene Nut bzw. Keilnut 44 eingreifende flossenartige Rippe 43 verhindert ein Verdrehen der Ladungseinheit im Loch 24.At the bottom of the case is a rearward peripheral outer shoulder 42 formed, which rests against one side of the carrier strip 23 and thereby the Holds cargo unit so that its longitudinal axis and its front and rear sides on the bore of the carrier are aligned. The one immediately behind the shoulder 42 located peripheral portion of the main body fits snugly in the circular hole 24 into it, whereby the axis of the load is aligned with a diameter of the carrier 10 will. One protruding radially from the body 29 and one provided in the carrier strip Fin-like rib 43 engaging groove or keyway 44 prevents twisting of the charge unit in hole 24.

Die rückwärts vorstehende Rippe 43 ist aus demselben Stück wie das Hohlladungsgehäuse gebildet und zwecks Anpassung an die Bohrung des Trägers 10 an der Ecke 45 abgeschrägt. Eine am hinteren Ende der Rippe vorgesehene Aussparung 46 bildet eine rückwärts gerichtete Einhängevorrichtung.The rearward protruding rib 43 is of the same piece as that Formed shaped charge housing and for the purpose of adaptation to the bore of the carrier 10 the corner 45 beveled. A recess provided at the rear end of the rib 46 forms a rearward-facing suspension device.

Die Rippe 43 liegt in einer sowohl die Achse der Ladungseinheit als auch die Achse des die Zündladung enthaltenden, radialen Ansatzes schneidenden Ebene.The rib 43 lies in both the axis of the cargo unit as also the axis of the plane containing the ignition charge, intersecting radial extension.

Die Einhängevorrichtung 46 nimmt einen Teil einer Knallzündschnur 47 auf und lagert diese so dicht, wie es der Aufbau des Gehäuses und die Bohrung des Trägers gestatten, an die Zündladung 41 an. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, wird die Zündschnur 47 seitlich neben den übertragungs-und Zündladungen aller Perforationseinheiten entlanggezogen, wodurch sie sich in Zündnähe der Zündladungen der einzelnen Einheiten befindet.The hanger 46 takes part of a detonating fuse 47 and stores them as tightly as the structure of the housing and the bore Allow the wearer to attach to the primer 41. As shown in Figs is, the fuse 47 is laterally next to the transfer and ignition charges of all Perforation units pulled along, causing them to be in the vicinity of the ignition charges of the individual units.

Der Trägerstreifen 23 weist zwischen den die Ladungen aufnehmenden Löchern 24 weitere öffnungen 48 auf, durch die die Zündschnur von Ladungseinheit zu Ladungseinheit hindurchgeführt werden kann. Am unteren Ende der Knallzündschnur ist eine elektrisch betätigte Sprengkapsel 49 befestigt, deren einer Anschlußdraht 50 unter dem Kopf einer in den unteren Stopfen 16 eingeschraubten Schraube 51 geerdet ist, während der andere Draht 52 aufwärts durch das Trägerinnere geführt und mit einer isolierten, an einem isolierten elektrischen Leiter 54 befestigten Anschlußklemme 53 verbunden ist.The carrier strip 23 has between the charge receiving Holes 24 open further openings 48 through which the detonating cord of the charge unit can be passed through to the cargo unit. At the bottom of the detonating fuse an electrically operated detonator 49 is attached, one of which has a connecting wire 50 grounded under the head of a screw 51 screwed into the lower plug 16 is, while the other wire 52 is passed up through the carrier interior and with an insulated terminal attached to an insulated electrical conductor 54 53 is connected.

Der elektrische Leiter 54 ist seinerseits mit dem herkömmlichen, nicht dargestellten Leitungsdraht verbunden, an dem das Gerät in die Quelle hinabgelassen und mit dessen Hilfe dem Perforationsgerät elektrischer Zündstrom zur Zündung der Sprengkapsel zugeführt wird.The electrical conductor 54, in turn, is not conventional lead wire shown on which the device is lowered into the source and with its help the perforation device electrical ignition current to ignite the Detonator is supplied.

Die Zündkapsel 49 ist mit Hilfe von Klemmen 55 am Streifen 23 befestigt.The primer 49 is attached to the strip 23 by means of clips 55.

Bei einer im praktischen Betrieb verwendeten Ausführungsform der Erfindung weist der hohle Träger einen Außendurchmesser von 50,8 mm und einen Innendurchmesser von 38,1 mm auf, hat die Ladungseinheit eine Länge von 30,9 mm gemessen vom hinteren Ende der Kappe 27 bis zur Grundfläche der Ausfutterung 38 und beträgt der Durchmesser der Ausfutterung an der Grundfläche 25,4 mm, die Höhe der Ausfutterung 22,2 mm und das Gesamtgewicht des für die Zünd-, Übertragungs- und Hauptladungen benötigten RDX 5,5 g.In an embodiment of the invention used in practical operation the hollow support has an outer diameter of 50.8 mm and a Inside diameter of 38.1 mm, the cargo unit has a length of 30.9 mm measured from the rear End of the cap 27 to the base of the lining 38 and is the diameter the lining at the base 25.4 mm, the height of the lining 22.2 mm and the total weight of that required for the ignition, transfer and main charges RDX 5.5 g.

Obwohl der Zusammenbau der Einzelteile des Perforationsgeräts durch die vorstehende Beschreibung klargestellt sein dürfte, sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Perforationseinheiten, die Knallzündschnur und der Trägerstreifen zunächst zu einer Unteranordnung zusammengebaut werden können, die danach als Ganzes in den rohrförmigen Träger eingesetzt wird. Die oberen und unteren Stopfen 13 und 16 sind so auf den Träger ausgerichtet, daß die Nuten 20 und 22 die Enden des Trägerstreifens 23 erfassen und dabei den Streifen derart ausrichten, daß die einzelnen Ladungseinheiten ihre Strahlen durch die dünnwandigen Abschnitte 11 in der Wand hindurchtreten lassen.Although the assembly of the individual parts of the perforation device should be clarified by the above description, it should be pointed out at this point that the perforation units, the detonating fuse and the carrier strip can first be assembled into a subassembly which is then inserted as a whole into the tubular carrier. The upper and lower plugs 13 and 16 are aligned with the carrier so that the grooves 20 and 22 engage the ends of the carrier strip 23, thereby orienting the strip such that the individual charge units allow their rays to pass through the thin-walled sections 11 in the wall .

Im Betrieb wird das Perforationsgerät durch das Förderrohr eines Bohrloches bis in eine sich unterhalb des Rohrs befindliche, zu perforierende Zone hinabgelassen. Alsdann wird die Sprengkapsel 49 durch einen von der Erdoberfläche nach unten geleiteten Strom gezündet, die die Knallzündschnur 47 zündet, wodurch in schneller Folge die Perforationseinheiten zur Explosion gebracht werden.In operation, the perforation device is through the production pipe of a borehole lowered into a zone to be perforated located below the pipe. The detonator 49 is then guided downwards from the surface of the earth by a device Ignited current that ignites the detonating fuse 47, which in quick succession the Perforation units are detonated.

Wenn die Explosionswelle in der Knallzündschnur 47 (Fig. 3) die Stelle passiert, an der sie der Zündladung 41 einer Perforationseinheit am nächsten kommt, wird diese Ladung von der von der Zündschnur ausgehenden Stoßwelle gezündet. Hierdurch wandert eine Explosionswelle radial einwärts durch die Zündladung hindurch in die übertragungsladung 40 hinein, in der sie nach vorn weiterläuft und in axialer Richtung in die Rückseite der Hauptladung 36 eintritt. In der Hauptladung schreitet die Explosion symmetrisch vorwärts und trifft dabei auf die Ausfutterung 38, wodurch ein symmetrischer Perforationsgeschoßstrahl hervorgebracht wird.When the explosion wave in the detonating fuse 47 (FIG. 3) passes the point at which it comes closest to the ignition charge 41 of a perforation unit, this charge is ignited by the shock wave emanating from the fuse. As a result, an explosion wave travels radially inward through the ignition charge into the transfer charge 40 , in which it continues forward and enters the rear of the main charge 36 in the axial direction. In the main charge, the explosion progresses symmetrically, striking the lining 38, producing a symmetrical perforating projectile jet.

Obwohl die Zündschnur 47 an der Seite der Ladungseinheit angeordnet ist, wird die Hauptladung in Bezug auf die Achse von hinten gezündet, d. h. die gewünschte symmetrische Explosion der Hauptladung erfolgt mit Hilfe einer asymmetrisch angeordneten Zündschnur. Selbstverständlich ist die Stärke der Gehäusewandungen so gewählt, daß die Hauptladung gegen eine unmittelbare gleichzeitige Zündung von Seiten der Knallzündschnur abgeschirmt ist und nur über die Zünd- und Übertragungsladung gezündet wird.Although the fuse 47 is located on the side of the cargo unit the main charge is ignited from behind with respect to the axis, i.e. H. the desired symmetrical explosion of the main charge takes place with the help of an asymmetrical arranged fuse. Of course, the thickness of the housing walls is important chosen so that the main charge against an immediate simultaneous ignition of Sides of the detonating fuse is shielded and only about the ignition and transfer charge is ignited.

Die erzeugten Perforationssplittergeschosse gehen in Richtung der Achse der Hohlladungseinheit, schießen ein Loch durch den dünnwandigen Abschnitt 11 des Trägers, durchdringen die den Träger umgebenden Bohrlochflüssigkeiten, die Bohrlochverrohrung und den umgebenden Zement und schlagen ein tiefes Loch in die benachbarte Erdformation. Dabei wird der Träger nur an den Stellen, an denen die Splittergeschosse austreten, durchschlagen und bleibt an den übrigen Stellen praktisch unbeschädigt. Zwar kann sich der Träger bei diesen Explosionen ein wenig verbiegen, doch hindern diese geringfügigen Verbiegungen nicht das Herausziehen des Geräts durch den Rohrstrang nach der Explosion. Nach dem Herausziehen des Geräts an die Erdoberfläche werden die Kopf- und Bodenstopfen zwecks Wiederverwendung ausgebaut und der Träger sowie der Befestigungsstreifen weggeworfen.The generated perforation fragmentation bullets go in the direction of the Axis of the shaped charge unit, shoot a hole through the thin-walled section 11 of the carrier, penetrate the borehole fluids surrounding the carrier, the Well casing and the surrounding cement and punch a deep hole in the neighboring earth formation. The carrier is only used in the places where the Fragmentation projectiles emerge, penetrate and remain practical in the other places undamaged. Although the carrier can bend a little in these explosions, however, these slight bends do not prevent the device from being pulled out through the pipe string after the explosion. After pulling out the device to the At the surface of the earth, the head and bottom plugs are removed for reuse and the carrier and fastening strip are discarded.

Durch die hindurchtretenden Splittergeschosse an der Außenseite der dünnwandigen Wandabschnitte 11 etwa hervorgerufene Bärte stehen nicht über den äußeren Umfang des Trägers vor und behindern daher nicht das glatte Zurückziehen des Geräts durch den Rohrstrang.Through the fragmentation projectiles on the outside of the thin-walled wall sections 11 caused beards do not stand above the outer ones Circumference of the carrier and therefore do not hinder the smooth retraction of the device through the pipe string.

Durch die Erfindung wird die begrenzte Weite der Trägerbohrung in bestmöglicher Weise ausgenutzt, da die Anordnung der Knallzündschnur an einer Seite der Ladungseinheit unter Berücksichtigung des begrenzten Durchmessers der Trägerbohrung und der Abstandserfordernisse der Ladungseinheit den größtmöglichen Raum für die Ladungsbestandteile und hauptsächlich für die Haupt- und Übertragungsladung frei läßt, die unmittelbar zur Ausbildung der Perforationsgeschosse beitragen.The invention makes the limited width of the carrier bore in Utilized in the best possible way, since the arrangement of the detonating fuse is on one side of the cargo unit taking into account the limited diameter of the carrier bore and the spacing requirements of the cargo unit provide the greatest possible space for the Charge components and mainly free for main and transfer charges leaves that contribute directly to the formation of the perforation projectiles.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Hauptladung 36 so ausgebildet und so in der Trägerbohrung angeordnet, daß der seitliche Druck der Explosion einheitlich um die Trägerwände herum verteilt wird. Die Größe der Explosion längs eines beliebigen Sektors in einer durch den Träger und die Achse der Ladungseinheit verlaufenden Querebene ist angenähert umgekehrt proportional dem Abstand des Explosionskörpers von der Trägerwand.As can be seen from FIG. 3, the main charge 36 is designed in this way and arranged in the support bore so that the lateral pressure of the explosion is uniform is distributed around the support walls. The size of the explosion along any Sector in a through the carrier and the axis of the cargo unit The transverse plane is approximately inversely proportional to the distance between the explosive body from the support wall.

Das Gerät hinterläßt nur wenig oder gar keine Trümmer im Bohrloch, da Reste von explodierten Hohlladungen und Zündschnurumhüllungen im Träger zurückgehalten und mit diesem zusammen aus dem Bohrloch herausgezogen werden.The device leaves little or no debris in the borehole, because remnants of exploded shaped charges and detonating cord wrappings are retained in the carrier and pulled out of the borehole together with it.

Obwohl das Perforationsgerät zum Zwecke der Erläuterung vorstehend in Form eines hohlen Trägers dargestellt worden ist, können die Grundsätze der Erfindung ersichtlicherweise mit gleichem Erfolg auch bei eingekapselte Ladungseinheiten verwendenden Perforationsgeräten angewandt werden. Eine eingekapselte Einheit weist ein geschlossenes, gegen den Eintritt von Bohrlochflüssigkeiten abgedichtetes Gehäuse auf. Normalerweise besteht jede Einheit nur aus einer Hohlladung, die durch das Gehäuseende hindurch gezündet wird. Hierbei werden eine Anzahl von Kapseleinheiten in waagerechter Lage in Form einer Kette aufgereiht. Die Zündung erfolgt mit Hilfe eines längeren Stücks einer über die Außenseiten der Einheiten gelegten Zündschnur. Derartige Ketten von Einheiten werden durch den Rohrstrang in das Bohrloch eingeführt, so daß die Länge der Einheiten durch dessen lichte Weite begrenzt ist. Das erfindungsgemäße seitliche Zünden der Einheiten besitzt den Vorteil, daß die Einheiten maximale Länge und somit größtmögliche Durchschlagkraft besitzen.Although the perforator for the purpose of explanation shown in the form of a hollow beam, the principles of the invention evidently with the same success also when using encapsulated charge units Perforation devices are applied. An encapsulated unit has a closed, housing sealed against the ingress of borehole fluids. Normally Each unit consists only of a shaped charge that passes through the end of the housing is ignited. Here, a number of capsule units are in a horizontal position lined up in the form of a chain. The ignition takes place with the help of a longer piece a fuse placed over the outside of the units. Such chains of Units are inserted through the tubing string into the wellbore so that the length of the units is limited by its clear width. The lateral according to the invention Igniting the units has the advantage that the units have a maximum length and thus have the greatest possible impact.

Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes auf verschiedene Weisen abgewandelt werden kann. Beispielsweise kann die abgesetzte Zündladungsausnehmung als durch die Seite des zylindrischen Teils 26 gebohrtes Loch ausgebildet sein. Weiterhin kann die Klappe 27 fortgelassen und die Rückseite der übertragungsladungs-Ausnehmung durch eine aus dem gleichen Stück wie der zylindrische Teil bestehende Wand abgeschlossen werden. Schließlich können beispielsweise auch die Ladungseinheiten auf andere Weise als mit Hilfe des Streifens 23 im hohlen Träger befestigt sein.From the description it can be seen that the one shown in the drawings Embodiment of the subject invention can be modified in various ways can. For example, the detached ignition charge recess can be viewed as through the side of the cylindrical part 26 may be formed with a drilled hole. Furthermore, the flap 27 omitted and the back of the transfer charge recess by a wall consisting of the same piece as the cylindrical part. Finally, for example, the charge units can also be used in other ways than be fastened with the help of the strip 23 in the hollow support.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Shaped charge for use in perforation units for perforating boreholes with an ignition and transfer charge Ignition, characterized in that the cross-section of the main charge is known Way covering transfer charge (40) in its rear part a radial, has channel-like approach (33) which merges into an ignition charge (41) which in turn, in operative contact with a - viewed to the shaped charge axis - arranged laterally Pop fuse (47) is standing.

2. Hollow charge according to claim 1, characterized in that that the shaped charge housing (25) at its rear end into a cylindrical Part (26) expires, which in connection with a slipped over cap (27) the channel-like Approach (33) forms.

3. Hollow charge according to claim 2, characterized in that = A suspension device (46) on the cylindrical part (26) for holding the detonating fuse (47) is provided.

4. Hollow charge according to claim 3, characterized in that the suspension device (46) as extending over the substantial length of the shaped charge extending and also serving to hold the shaped charge in a carrier (23), Fin-like rib (43) is formed. References contemplated: United States Patent Specification No. 2,843,041.