NO318134B1 - Fremgangsmate, innretning og utstyr for perforering og stimulering av en underjordisk formasjon - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en innretning, en fremgangsmåte og et utstyr for perforering og stimulering av en underjordisk formasjon, ifølge kravinnledningene.

Individuelle lengder av metallrør med forholdsvis stor diameter festes til hverandre for å danne en foringsrørstreng som anbringes i et underjordisk borehull for å øke integriteten av borehullet og frembringe en bane for produksjon av fluider til overflaten. Tradisjonelt sementeres foringsrøret til borehullsiden og perforeres senere ved detonasjon av rettede sprengladninger. Disse perforeringer strekker seg gjennom foringsrøret og sementen og en kort avstand inn i formasjonen. I visse tilfeller er det ønskelig å utføre slike perforeringsoperasjoner idet trykket i brønnen er "overbalansert" i forhold til formasjons-trykket. Under overbalanserte tilstander overskrider brønntrykket det trykk ved hvilket formasjonen vil brekke opp eller frakturere, og hydraulisk frakturering opptrer derfor i nærheten av perforeringene. Som et eksempel kan perforeringene trenge seg flere tommer inn i formasjonen, og bruddnettverket kan strekke seg flere fot inn i formasjonen. Således kan det bli skapt en utvidet åre eller kanal for fluidstrøm mellom formasjonen og brønnen, og brønnproduktiviteten kan økes vesentlig ved bevisst å forårsake brudd ved perforeringene.

Når perforeringsprosessen er fullført, tillates trykket i brønnen å avta til det ønskede driftstrykk for fluidproduksjon eller fluidinjisering. Etter hvert som trykket avtar har de nyskapte frakturer en tendens til å lukke seg under overdekningstrykket. For å sikre at frakturer og perforeringer forblir som åpne kanaler for fluider som strømmer fra perforeringen inn i brønnen eller fra brønnen inn i formasjonen, injiseres tradisjonelt partikkelformet materiale eller proppemiddel inn i perforeringene slik at frakturene holder seg åpne. Det partikkelformede materiale eller proppemiddelet kan dessuten grave ut overflaten av perforeringene og/eller frakturene, og dermed utvide de dannede kanaler for forøket ftuidumstrøm. Proppemiddelet kan anbringes enten samtidig med dannelse av perforeringene eller på et senere tidspunkt ved hjelp av hvilken som helst av mange forskjellige metoder. For eksempel kan det nedre parti av borehullet fylles med en sandvelling før perforering. Sanden drives senere inn i perforeringene og frakturene ved hjelp av det trykksatte fluid i borehullet under konvensjonelle "overbalanserte" (dvs. med trykkoverskudd) perforeringsoperasjoner.

Da de høytrykkspumper som er nødvendige for å oppnå en overbalansert tilstand i et borehull, er forholdsvis kostbare og tidkrevende å drive, er gassdrivmidler blitt utnyttet i forbindelse med perforeringsteknikker som et mindre kostbart alternativ til hydraulisk frakturering. Rettede sprengladninger detoneres for å danne perforeringer som strekker seg gjennom foringsrøret og inn i den underjordiske formasjon, og et drivmiddel eller en drivladning antennes for å trykksette det perforerte underjordiske mellomrom og forplante frakturer i dette. US 4 633 951, US 4 683 943 og US 4 823 875 beskriver en metode for frakturering av underjordiske olje- og gassproduserende formasjoner hvor en eller flere gassgenererende og perforerende anordninger anbringes på en valgt dybde i et borehull ved hjelp av et avsnitt av en vaier som også kan være en fortærbar, elektrisk signaloverføringskabel eller en lunte av tenningskabeltype. Den gassgenererende og perforerende anordning består av et antall generatorseksjoner eller generatoravsnitt. Det sentrale avsnitt omfatter et antall aksialt atskilte og radialt rettede, perforerende, rettede sprengladninger som er sammenkoplet ved hjelp av en hurtigbrennende lunte. Hvert gassgeneratoravsnitt omfatter en sylindrisk, tynnvegget, ytre kanisterdel. Hvert gassgeneratoravsnitt er forsynt med en i hovedsaken massiv masse av gassgenererende drivmiddel som om nødvendig kan omfatte en hurtigbrennende ring som er anbrakt nær kanisterdelen, og et forholdsvis langsomtbrennende kjerneparti innenfor ringens grenser. Det er også tilveiebrakt en langstrakt boring gjennom hvilken vaieren, den elektriske ledertråd eller lunten som fører til det sentrale eller perforerende ladningsavsnitt, kan strekke seg. "Primacord"-lunter eller liknende tenningsanordninger er anbrakt nær omkretsen av kanisterdelene. Hvert gassgeneratoravsnitt antennes samtidig for å generere forbrenningsgasser og perforere brønnforingsrøret. Foringsrøret perforeres for å danne åpninger, mens generering av gass begynner praktisk talt samtidig. Detonasjon av de perforerende, rettede sprengladninger inntreffer omtrent 110 millisekunder etter tenning av den gassgenererende enhet, og fra en periode på ca. 110 ms til 200 ms er en vesentlig del av den totale strøm gjennom perforeringene gass som er generert av den gassgenererende enhet.

US 4 391 337 viser en bruddanordning med integrert stråleperforering og kontrollert drivladning og en metode for forøket produksjon i olje- eller gassbrønner. En kanister inneholder et antall rettede sprengladningsgranater rundt hvilke det er pakket et gassdrivmiddelmateriale for å danne en massiv brensel- eller drivmiddelpakke.

US 5 355 802 beskriver en metode og en innretning for perforering av en formasjon som omgir et borehull, og for å igangsette og forplante et brudd i formasjonen for å stimulere hydrokarbonproduksjon fra borehullet. Et verktøy omfatter minst én orientert, rettet sprengladning som er forbundet med en detonator via en tennsnor. Minst én drivmiddelgenererende patron er også anbrakt i verktøyet og er forbundet med en vaierkabel via en forsinkelsesboks via ledningstråder og snor.

US 4 253 523 viser en metode og en innretning for brønnperforeringer og fraktureringsoperasjoner. En perforeringskanonmontasje består av et antall rettede sprengladninger som er anbrakt i innbyrdes atskilt forhold til hverandre i en langstrakt, sylindrisk bærer. Mellomrommene i bæreren mellom de rettede sprengladninger er fylt med et sekundært sprengstoff, så som aktivert ammoniumnitrat.

US 5 005 641 viser et gassgenererende verktøy for generering av en stor mengde høytrykksgasser for å stimulere en underjordisk formasjon. Verktøyet omfatter en bærer eller ramme med en rekke forskjøvne åpninger som er atskilt i lengderetningen langs en rørformet del. En bærer opptar en ladning av drivmiddelmateriale som har en passasje gjennom hvilken et tennrør er innført.

Av ytterligere litteratur innenfor fagområdet vises til utførelsene beskrevet i US 4 391 337 og US 5 477 785.

Imidlertid har ingen av disse tidligere kjente anordninger som utnytter drivmidler i forbindelse med perforeringsanordninger, vist seg å frembringe helt tilfredsstillende resultater. Det eksisterer således et behov for en innretning og en fremgangsmåte for perforering og stimulering av en underjordisk formasjon og som sørger for forbedret kommunikasjon mellom borehullet og den underjordiske formasjon som gjennomtrenges av dette. Med innretningen, fremgangsmåten og utstyret ifølge foreliggende oppfinnelse tilfredstilles disse målsetninger, med de i kravene anførte trekk.

Tegningen viser utførelsene av oppfinnelsen og tjener sammen med beskrivelsen til å forklare prinsippene for oppfinnelsen.

På tegningen viser figur 1 et tverrsnitt av en innretning ifølge oppfinnelsen som er anbrakt i et borehull som trenger inn i en underjordisk formasjon, figur 2 viser et tverrsnitt av innretningen ifølge én utførelse av oppfinnelsen, figur 3 er et tverrsnitt 3-3 på figur 2, som illustrerer de romlige forhold mellom visse bestanddeler av innretningen ifølge oppfinnelsen,, figur 4 viser et del-tverrsnitt av en perforeringsladning som er forbundet med en hurtiglunte, figur 5 viser et perspektivriss av én utførelse av drivmiddelhylsen i innretningen ifølge oppfinnelsen som er vist på figur 2, figur 6 viser et tverrsnitt av en del av et detoneringssystem som er egnet for anvendelse i den foreliggende oppfinnelse, figur 7 viser et perspektivriss av en annen utførelse av drivmiddelhylsen i innretningen ifølge oppfinnelsen som er vist på figur 2, figur 8 viser et tverrsnitt 8-8 av drivmiddelhylsen på figur 7, figur 9 viser et tverrsnitt av en annen utførelse av en drivmiddelhylse som benyttes i innretningen ifølge oppfinnelsen som er vist på figur 2, figur 10 viser et gjennomskåret riss av drivmiddelhylseutførelsen som er vist på figur 9, og som viser hylsens innervegg, og figur 11 viser et tverrsnitt av en annen utførelse av innretningen ifølge oppfinnelsen.

Som vist på figur 1, strekker et borehull 10 med et foringsrør 12 som er festet i dette ved hjelp av sement 13, seg fra jordoverflaten 14 i det minste ned i en underjordisk formasjon 16. En eller flere perforerings- og drivmiddelinnretninger 20 ifølge oppfinnelsen er festet til den nedre ende av en rørstreng 18 og nedsenket i borehullet 10. Den øverste innretning 20 som er anbrakt i brønnen eller borehullet 10, kan være festet direkte til enden av rørstrengen 18. En tandemovergang 60 kan benyttes til å fastgjøre innretninger 20 til hverandre, mens en neseplugg 66 kan være festet til den avsluttende ende av den nederste innretning 20. Hvilken som helst passende anordning, så som en pakning 21, kan benyttes til å isolere partiet av borehullet 10 nær et mellomrom 16, dersom det ønskes. En rørstreng kan benyttes til å anbringe og understøtte innretningen ifølge oppfinnelsen i et borehull. Et rør vil fortrinnsvis bli benyttet til å transportere flere innretninger 20 ned i det samme borehull. Alternativt kan en stålvaier, en glatt vaier, et kveilrør eller hvilken som helst annen passende anordning som vil være åpenbar for en fagmann, benyttes til å anbringe og understøtte en eller flere innretninger 20 i et borehull.

Idet det nå henvises til figur 2, er perforerings- og drivmiddelinnretningen ifølge oppfinnelsen vist generelt ved 20 og har sin ene ende festet til en tandemovergang 60 mens den andre ende av innretningen er festet til en neseplugg 66. En perforeringsladningsbærer 22 er anbrakt mellom tandemovergangen 60 og nesepluggen 66 og er festet til disse ved hjelp av hvilken som helst passende anordning, så som ved hjelp av sammenpassende skruegjenger 23 og 24 som er anordnet på den indre overflate av bæreren 22 nær hver ende av denne, sammen med tilsvarende gjenger 61 og 67 på henholdsvis tandemovergangen 60 og nesepluggen 66. O-ringer 70 frembringer en væsketett forsegling mellom bæreren 22 og tandemovergangen 60, mens O-ringer 74 frembringer en væsketett forsegling mellom bæreren 22 og nesepluggen 66. Bæreren 22 kan være en kommersielt tilgjengelig bærer for perforeringsladninger og inneholder minst én konvensjonell perforeringsladning 40 som er i stand til å frembringe en åpning i bærerveggen 30, brønnfoirngsrøret 12 og et parti av den tilstøtende, underjordiske formasjon 16. Et perforeringsladningsrør 34 er anbrakt inne i bæreren 22 og har minst én forholdsvis stor åpning 35 og et antall mindre åpninger 36 i dette. Åpningene 35 i ladningsrørets 34 vegg kan være atskilt både vertikalt langs og vinkelmessig rundt rørets akse. Ladningsbæreren 22 og perforeringsladningsrøret 34 har stort sett langstrakt rørform. En foret perforeringsladning 40 har en liten ende 46 festet i en åpning 36 i perforeringsladningsrøret 34, slik som beskrevet nedenfor, og en stor ende 48 innrettet med og ragende gjennom åpningen 35 i røret 34. Minst én foret perforeringsladning 40 er montert i perforeringsladningsrøret 34. En hurtiglunte 86 er forbundet med en detonator over tandemovergangen 60, med den lille ende 46 av hver perforeringsladning 40, og med en endehette 68 i nesepluggen 66. En eller flere ytterligere kombinasjoner av en perforeringsladningsbærer, en detonatoroverføring og en tandemovergang kunne være montert over bæreren 22. Rørinnrettingsendeplater 50 har som oppgave å innrette ladningsrøret 34 i bæreren 22, slik at fronten av hver ladning ligger nær et "kamskjell" 27 i bærerens 22 vegg.

Dersom et stort antall ladninger er til stede, kan de være atskilt vertikalt langs og vinkelmessig rundt bærerens akse. Ladningstettheten er en passende tetthet som bestemmes ved hjelp av metoder som er kjente for fagfolk på området. Passende ladningstettheter ligger mellom to og tjuefire pr. fot. Hurtiglunten 86 sammenkopler en detonatoroverføring (ikke vist) i tandemovergangen 60 over bæreren 22, alle ladninger 40 og endehetten 68 i nesepluggen 66.

Som vist på figur 3, strekker braketter 80 på den lille ende 46 av den forede perforeringsladning 40 seg gjennom åpningen 36 i ladningsrøret 34. En klemme 82 fester perforeringsladningen 40 til ladningsrøret 34. Hurtiglunten 86 er trædd gjennom et rom 84 mellom brakettene 80 og klemmen 82. Ladningsrøret 34 er montert i bæreren 22 slik at den lille ende 46 av ladningen 40 ligger nær kamskjellet 27 i bæreren 22.

Idet det henvises til figur 4, er en typisk perforeringsladning generelt vist som 40. Et høykomprimert sprengstoff 41 fyller delvis en perforeringsladningskappe 42. En foring 43 dekker den avdekkede overflate av sprengstoffet. Foringen 43 er vanligvis metallisk og tjener til å fokusere ladningens energi og sette ladningen i stand til å perforere et brønnforingsrør.

I overensstemmelse med oppfinnelsen anbringes en hylse 90 som er stort sett rørformet (figur 5), rundt perforeringsladningsbæreren 22 under fremstilling av perforerings-og drivmiddelinnretningen 20 ifølge oppfinnelsen, eller under den avsluttende montasje av denne som kan finne sted på borehullstedet. Når den er montert (figur 2), er hylsen 90 festet i stilling rundt perforeringsladningsbæreren 22 ved den ene ende ved hjelp av tandemovergangen 60 og ved den andre ende ved hjelp av nesepluggen 66. Tandemovergangen 60 og nesepluggen 66 kan være dimensjonert for å ha en ytre diameter som er større enn hylsen 90, for å hindre skade på hylsen 90 under anbringelse i et borehull. Alternativt kan beskyttende ringer eller liknende (ikke vist) som har en større ytre diameter enn hylsen 90, innføres mellom tandemovergangen 60, nesepluggen 66 og hylsen 90 under fremstilling eller avsluttende montering av innretningen ifølge oppfinnelsen, for å hindre skade på hylsen 90. Hylsen 90 kan strekke seg over hele avstanden mellom tandemovergangen 60 og nesepluggen 66, eller et parti av denne. Hylsen 90 er oppbygget av et vannavstøtende eller vannfast drivmiddelmateriale som ikke påvirkes fysisk av hydrostatiske trykk som vanligvis observeres under perforering av en underjordisk formasjon eller underjordiske formasjoner, og som er ikke-reaktivt eller uvirksomt overfor nesten alle fluider, særlig de fluider som påtreffes i et underjordisk borehull. Drivmiddelet er fortrinnsvis en herdet epoksy eller plast som har et oksideringsmiddel innlemmet i dette, særlig den som er kommersielt tilgjengelig fra HTH Technical Services, Inc., Coeur d* Alene, Idaho, USA. ;Hvilket som helst passende detoneringssystem kan benyttes i forbindelse med perforerings- og drivmiddelinnretningen 20 ifølge oppfinnelsen, slik det vil være åpenbart for en fagmann. Et eksempel på et slikt passende detoneringssystem er vist på figur 6. Et ventilatorhus 210 er egnet for fastgjøring til enden av en rørstreng 211 eller vaier (ikke vist). En ventilator 212 er festet til en koplingsstang 214 inne i ventilatorhuset 210 og tetter en fluidpassasje 216. Stangen 214 er i kontakt med et stempel 218. Et ringformet kammer 220 mellom stempelet 218 og husets 210 innervegg er fylt av luft med atmosfæretrykk. Nær bunnen av stempelet 218 er bruddstifier 222 montert i et bruddsett 224, og et tennstempel 226 strekker seg nedover fra bunnen av stempelet 218. En holder 228 forener ventilatorhuset 210 og tandemovergangen 60. En anslagsdetonator 230 er montert i holderen 228 i et avfyringshode 236 som er festet til ventileirngshuset 210 og egnet for fastgjøring til tandemovergangen 60. Overgangen 60 er festet til perforeringsladningsbæreren 22. En tenningsoverføring 232 på toppen av overgangen 60 er i kontakt med hurtiglunten 86 som passerer gjennom en sentral kanal 234 og ladningsbæreren 22, slik som beskrevet ovenfor. En detonatoroverføring er beliggende i hver tandemovergang 60 og sammenknytter hur-tigluntene i ladningsbæreme over og under tandemovergangen. ;Ved anvendelse av tilstrekkelig hydraulisk trykk på toppen av stempelet 218 beveger ventilatoren 212 og stempelet 218 seg samtidig nedover, idet de åpner fluidpassasjen 216 og bringer tennstempelet 226 til å kontakte anslagsdetonatoren 230. Antennelsen av anslagsdetonatoren 230 forårsaker en sekundær detonasjon i tennings-overføringen 232, hvilket i sin tur antenner hurtiglunten 86. Hurtiglunten 86 omfatter et sprengstoff og forløper mellom endene av hver ladningsbærer, idet den passerer mellom baksidene av ladningene og ladningsklemmene som holder ladningene i bæreren. Lunten 86 antenner de rettede sprengladninger 40 i ladningsbæreren 22 og detonatoroverføringen som inneholder et mer høyverdig sprengstoff enn hurtiglunten 86. ;Slik som beskrevet ovenfor og vist på figur 6, frembringer en anslagsdetonator en primær detonasjon. Dersom perforeringsinnretningen føres på en vaier, kunne den primære detonator alternativt være en elektrisk detonator. Den primære detonator antenner den trykkfølsomme kjemikalie i tenningsoverføringen 232 som på sin side antenner hurtiglunten. Hurtiglunten antenner deretter ladningen eller ladningene 40 i bæreren 22 samtidig. Hver overføringsdetonator inneholder også et sprengstoff for hurtiglunten 86 i den tilstøtende bærer. Systemet kan detoneres fra toppen, fra bunnen, eller fra både toppen og bunnen. ;. Under drift lades det ønskede antall perforeringsladningsbærere 22 med ladninger 40 og forbindes med en detonerende anordning, så som en detonerende lunte eller hurtiglunte 86. En streng av innretninger 20 som er atskilt ved tandemoverganger 60, monteres på brønnstedet etter hvert som enheter nedsenkes i brønnen eller borehullet 10 på enden av en rørstreng, en vaier, en glatt vaier, et kveilrør eller hvilken som helst passende anordning, slik det vil være klart for en fagmann. Drivmiddelhylsen 90 kan avkuttes fra en lengde av drivmiddelrør og anbringes rundt perforeringsladningsbæreren 22 på brønnstedet. Innretningen 20 anbringes deretter i borehullet med perforeringsladningene nær opptil det formasjonsmellomrom 16 som skal perforeres. Deretter detoneres perforeringsladningene 40. Ved detonasjon sprenger hver perforeringsladning 40 seg gjennom et kamskjell 27 i bæreren 32, trenger gjennom drivmiddelhylsen 90, danner en åpning i foringsrøret 12 og trenger inn i formasjonen 16 og danner perforeringer i denne. Drivmiddelhylsen 90 brekker i stykker og antennes på grunn av støtet, varmen og trykket fra den detonerte, rettede sprengladning 40. Når en eller flere perforeringsladninger trenger inn i formasjonen, strømmer trykkgass som genereres fra forbrenningen av drivmiddelhylsen 90, inn i formasjonen 16 gjennom de nylig dannede perforeringer, og renser dermed disse perforeringer for etterlatenskaper. Disse drivmiddelgasser stimulerer også formasjonen 16 ;ved å utstrekke eller utvide formasjonens forbindelse med borehullet 10 ved hjelp av trykket fra drivmiddelgassene som bryter opp formasjonen. ;Et proppemiddel, så som sand, kan innføres i borehullet 10 nesten samtidig med antennelsen av perforerings- og drivmiddelinnretningen 20 ifølge oppfinnelsen, ved hjelp av hvilken som helst av mange forskjellige passende anordninger, så som en konvensjonell perforeringsladningsbærer som er utstyrt med perforeringsladninger, fylt med sand og koplet i serie med hurtiglunten 86, slik den er kommersielt tilgjengelig under varemerket Powr<*>Perf fra Halliburton Energy Services eller Advance Completion Technologies Inc. Etter hvert som slike gasser som er frembrakt ved brenning av drivmiddelhylsen 90, slipper ut av borehullet og strømmer inn i perforeringene som er dannet i formasjonen 16, vil sanden som føres inn i bruddstedene av drivmiddelgassene, slite ned eller grave ut veggene av perforeringene og frakturene, og derved utvide kanalene for fluidstrøm mellom formasjonen og borehullet 10. Noe av sanden kan bli igjen i frakturene som proppemiddel, og dermed hindre at frakturene lukker seg når fluidtrykket avlastes.

For å bistå ved antennelse, kan hylsen 90 være forsynt med ett eller flere spor eller slisser 92 som kan strekke seg gjennom hele tykkelsen av hylsen 90 (figur 7), og som kan strekke seg i hovedsaken langs hele lengden av denne. Slissen eller slissene anbringes nær opptil en rettet sprengladning 40, slik at den rettede sprengladning 40 ved antennelse støter imot slissen 92, hvilket frembringer et større overflateareal for at hylsen 90 skal antennes og brenne. Slissen eller slissene 92 er fortrinnsvis tilspisset (figur 8), slik at slissen er bredere ved den indre overflate av hylsen 90 enn ved den ytre overflate av denne. For å oppnå en ensartet og repeterbar brenning, kan den indre overflate av hylsen 90 være forsynt med spor eller kanaler 94 (figur 9 og 10) for å medvirke til ensartet oppbryting av drivmiddelhylsen 90 når den treffes av den rettede sprengladning 40. Sporene eller kanalene 94 kan ha en varierende eller ensartet tykkelse eller dybde, og kan være dannet i et ensartet eller tilfeldig mønster.

Idet det nå henvises til figur 11, er en annen utførelse av perforerings- og drivmiddelinnretningen ifølge oppfinnelsen vist generelt ved 120 og har en perforeringsladningsbærer 122 som er beliggende mellom to tandemoverganger 160 eller mellom en tandemovergang 160 og en neseplugg 166. I denne utførelse er bæreren 122 oppbygget av et vannavstøtende eller vanntett drivmiddelmateriale som ikke påvirkes fysisk av hydrostatiske trykk som vanligvis observeres under perforering av underjordiske formasjoner, og som er ikke-reaktivt eller uvirksomt overfor nesten alle fluider, særlig de fluider som påtreffes i et underjordisk borehull. Drivmiddelet er fortrinnsvis en kompositt av herdet epoksy og karbonfiber med et oksideringsmiddel innlemmet i denne, så som den som er kommersielt tilgjengelig fra HTH Technical Services, Inc., Coeur d'Alene, Idaho, USA. Bæreren 122 inneholder minst én konvensjonell perforeringsladning 140 som er i stand til å frembringe en åpning i bærerveggen 130, brønnfoirngsrøret 12 og et parti av mellomrommet 16 i den tilstøtende underjordiske formasjon. Hver perforeringsladning 140 er med en klemme festet i en åpning 136 i rjerforeringsladningsrøret 134. Tandemovergangen 160, nesepluggen 166 og ladningsrøret 134 er fortrinnsvis fremstilt av et materiale som ved detonasjon av ladningene 140 i hovedsaken fullstendig brytes opp eller oppløses, for eksempel tynnvegget stål, et materiale som i det vesentlige splintres eller går i oppløsning, for eksempel en karbonfiberepoksykompositt, eller et materiale som er fullstendig brennbart, så som et epoksyoksidantdrivmiddel som likner på det som benyttes for hylsen 90. Dersom flere rettede sprengladninger benyttes, kan de være atskilt vertikalt langs og vinkelmessig rundt bærerens akse. Ladningstettheten er en passende tetthet som bestemmes ved hjelp av metoder som er kjente for fagfolk på området. Vanlige ladningstettheter ligger mellom seks og tolv pr. fot. Hurtiglunten 186 forbinder en detonatoorverføring i tandemovergangen 160 over bæreren 122, alle ladninger 40 og en endehette 168 i nesepluggen 166. Slik som tidligere omtalt i forbindelse med den utførelse som er vist på figur 2, kan eventuelt en eller flere kombinasjoner av en ytterligere tandemovergang og en ytterligere perforeringsladningsbærer være montert under bæreren 122. Hurtiglunten 186 ville da være forbundet med en detonatorovergang i tandemovergangen 160 under hver ytterligere perforeringsladningsbærer. I denne utførelse unngås fjerning av noen som helst del av kanonen fra borehullet 10 etter detonering, da bæreren antennes og ladningsrøret oppløses og/eller splintres ved detonasjon av ladningen eller ladningene 140. Denne fordel er særlig tydelig i tilfeller hvor en meget liten plass, om i det hele tatt noen, er til stede under det formasjonsintervall 16 som perforeres.

Det etterfølgende eksempel demonstrerer utnyttelsen og anvendeligheten av den foreliggende oppfinnelsen.

En hylse med en lengde på 91,5 cm, en ytre diameter på 10,2 cm og en indre diameter på 8,73 cm, og bestående av herdet epoksy med et oksideringsmiddel innlemmet i denne, anbringes rundt en perforeirngskanon med en lengde på 91,5 cm og en ytre diameter på 8,57 cm. Denne perforeringskanon har fire rettede sprengladninger pr. fot, 60 graders faseinndeling av ladningene og en "rundtakket" bærer. Perforeringskanonen som er utstyrt med drivmiddelhylsen, kjøres ned i et underjordisk borehull og anbringes ved hjelp av en vaier for å perforere et intervall på 91,5 cm ved en dybde på ca. 1 106 m. En rask trykkmåler kjøres også ned. Etter logging på dybde pumpes 6 000 liter vann ned i borehullet, og innretoingen antennes. Man merker seg at vaieren ikke hopper. Ved gjenvinning er drivmiddelhylsen forsvunnet fra perforeringskanonen, og analyse av trykkdataene fra den raske trykkmåler indikerer at en høytrykkspuls er opprettholdt i 5 millisekunder sammenliknet med omtrent 7 mikrosekunder som er oppnåelig med en konvensjonell perforeringskanon.

Perforerings- og drivmiddelinnretningen ifølge oppfinnelsen kan utnyttes sammen med et produksjonsrør eller en vaier. Den økede styrke av produksjonsrøret i forhold til en vaier tillater anvendelse av en lengre perforerings- og drivmiddelinnretning, og tillater dermed at et lengre intervall kan perforeres og stimuleres i en eneste kjøring ned i et borehull. En produksjonsrørtransportert innretning er også forenlig med anvendelsen av pakninger for å isolere ett eller flere partier av borehullet nær ett eller flere intervaller av formasjonen. Fremgangsmåten kan således benyttes der hvor det av en eller annen grunn er ønskelig å begrense det trykk som et annet parti av borehullet eller brønnen utsettes for, for eksempel i et borehull hvor en eller flere andre soner allerede er blitt komplettert. Dersom borehullet har en høy awiksvinkel fra vertikalen eller horisontalen, kan videre produksjonsrøret benyttes til å skyve perforerings- og drivmiddelinnretningen ned i borehullet.

Flere intervaller av en underjordisk formasjon kan perforeres og fraktureres i en eneste operasjon ved å kombinere to eller flere perforerings- og drivmiddelinnretninger 20 og/eller 120 ifølge oppfinnelsen med en eneste rørstreng på innbyrdes atskilt måte, slik det vil være åpenbart for en fagmann på området. Ved benyttelse av perforerings- og drivmiddelinnretningen ifølge oppfinnelsen kan det benyttes rettede sprengladninger som inneholder en mindre mengde høykomprimert sprengstoff enn konvensjonelle ladninger, da den rettede sprengladning bare trenger å perforere foringsrøret 12 da gasser som genereres ved brenning av drivmiddel, forlenger eller utvider perforeringen og frakturene inn i den underjordiske formasjon. Følgelig kan et større antall rettede sprengladninger benyttes i innretningen ifølge oppfinnelsen enn i en konvensjonell perforeringsinnretning, og/eller rettede sprengladninger som frembringer perforeringer med større diameter enn de som frembringes ved hjelp av konvensjonelle, rettede sprengladninger, kan anvendes i innretningen ifølge oppfinnelsen. Videre kan drivmiddelhylsen 90 eller bæreren 122 ha proppemiddel spredt tvers igjennom eller anbrakt på den ytre overflate av denne. Dette proppemiddel kan også inneholde en radioaktiv merkelapp for å bistå ved bestemmelse av spredningen av proppemiddelet inn i perforeringene i den eller de underjordiske formasjoner.

Selv om de forskjellige utførelser av innretningen ifølge oppfinnelsen er blitt beskrevet og vist å omfatte flere bestanddeler som er festet til hverandre i en fluidtett forbindelse, ligger det innenfor oppfinnelsens ramme å fremstille innretningen 20 eller 120 av et udelt stykke av drivmiddelmateriale som er åpent for strøm av fluider fra borehullet, og i hvilket rettede sprengladninger er fastgjort.

Claims (12)

1. Innretning for perforering og stimulering av en underjordisk formasjon (16), omfattende en eller flere sprengladninger (40; 140) og en detonator (230) som er forbundet med sprengladningen eller sprengladningene, karakterisert ved at den omfatter en kappe (90; 122) som er oppbygget av drivmiddel, idet sprengladningen eller sprengladningene (40; 140) er anbrakt innenfor kappen av drivmiddel.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at kappen er en hylse (90; 120).

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at hylsen (90) har minst ett spor (92, 94).

4. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at sprengladningen eller sprengladningene (140) er festet i en bærer (122) som er fremstilt av et materiale som vil bli oppløst eller splintret ved detonasjon av ladningen eller ladningene.

5. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at drivmiddelet er vannavstøtende eller vannfast, at det ikke påvirkes fysisk av hydrostatiske trykk som påtreffes i den underjordiske formasjon (16), og at det er ikke-reaktivt eller uvirksomt overfor fluider som kan påtreffes i et borehull (10) som trenger inn i og står i fluidforbindelse med den underjordiske formasjon.

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at drivmiddelet er en herdet epoksy eller plast som har et oksideringsmiddel innlemmet i denne.

7. Fremgangsmåte for perforering og stimulering av en underjordisk formasjon (16) som gjennomtrenges av et borehull (10) som har et foringsrør (12) anbrakt i dette, slik at det etableres fluidkommunikasjon mellom formasjonen og borehullet, hvor fremgangsmåten omfatter detonasjon av en perforeringsladning (40; 140) i borehullet og perforering av foringsrøret (12), karakterisert ved antennelse av et drivmiddelmateriale (90; 122) i form av en kappe som er innsatt mellom perforeringsladningen (40; 140) og foringsrøret (12), ved detonasjon av perforeringsladningen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at en innretning (134) som inneholder perforeringsladningen (40, 140), oppløses og splintres ved detonasjonen av perforeringsladningen.

9. Utstyr for en innretning (20; 120) for perforering og stimulering av en underjordisk formasjon (16), omfattende en innretning (20; 120) for perforering av en underjordisk formasjon som har minst én rettet sprengladning (40, 140), karakterisert ved en hylse (90; 122) som er fremstilt av et drivmiddel som er egnet til å anbringes rundt innretningen.

10. Utstyr ifølge krav 9, karakterisert ved at hylsen (90) har en sliss (92).

11. Utstyr ifølge krav 10, karakterisert ved at hylsens (90; 122) lengde er i det vesentlige den samme som innretningens (20; 120) lengde.

12. Utstyr ifølge krav 10, karakterisert ved at hylsens (90) lengde er kortere enn innretningens (20) lengde.