NO822217L - Broennperforeringsanordning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår perforeringsanordninger som brukes i brønner, og mer bestemt angår den en perforeringsanordning som brukes langs en produksjonsstreng og innbefatter innkapslede ladninger som er orientert i minst én retning.

Der forekommer mange typer av perforeringsanordninger med innkapslede ladninger som kan nedsenkes i brønner langs pro-duks jonsstrengen . En type som er beskrevet i US patent nr. 3 965 993 omfatter en stav som danner en bærer på hvilken er festet, ved deres forparti, innkapslede, profilerte ladninger orientert i en enkelt retning. En" slik ensrettet anordning gir et utmerket resultat, forutsatt at stangens forside ligger korrekt an mot en side på foringsrøret, med ladningenes senterlinjer rettet mot denne side.

Under detonering vil der da være en minimal klaring mel-

lom foringsrøret og ladningenes forside, idet denne stilling gir det beste perforeringsresultat. T denne avfyringsstilling vil dessuten stavens deformasjon og skaden på foringsrøret bli minst og et maksimalt antall ladningsdeksler vil forbli festet til staven etter detonering.

Perforeringsanordningen ifølge US patent nr. 3 965 993

brukes i praksis med et magnetisk posisjoneringssystem plas-

sert ved toppen av apparatet. Dette system omfatter permanent-magneter som er plassert på siden av bærestaven slik at sta-

vens forside vil vende mot foringsrøret. Uheldigvis kan det forekomme at magnetene ikke har tilstrekkelig styrke til å

bringe bærestaven i korrekt anlegg mot foringsrøret. Staven vil kunne ligge feilaktig an mot foringsrøret dersom magnetene har mistet sin styrke eller dersom et stort antall ladninger er plassert på en lang bærer. Anvendelsen av et annet magnetisk posisjoneringssystem ved bærerens bunn er ikke mulig fordi res-

ter av ladningskapsler etter avfyring vil samle seg på dette magnetiske element, og derved innebære en fare for fastkjøring når staven og resten av ladningsdekslene bringes opp til overflaten.

Et annet posisjoneringssystem for en perforeringsanord-

ning av samme type er beskrevet i US patent nr. 3 858 651.

Fjærer i form av en sikringspinne river perforator-bærestaven mot en side i foringsrøret samtidig som den ligger an mot den andre side. Et slikt system innebærer fare for fastkjøring i foringsrøret eller produksjonsstrengen. I tillegg vil rester etter avfyring kunne samle seg på den nedre fjær som avstenger en del av foringsrøret. Denne eventuelle akkumulering av rester øker faren for fastkjøring.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret perforeringsanordning som har bedre posisjoneringsegenskaper og som innebærer mindre fare for fastkjøring.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes en brønnperforerings-anordning som omfatter: en langstrakt.bærer som er innrettet til å innføres i brønnen og innkapslede, profilerte ladninger som er festet langs bæreren slik åt deres senterlinjer er orientert i samme retning vinkelrett på bærerens lengderetning. Minst ett posisjoneringselement, som er festet på en mottakende ladning, omfatter en tverrseksjon med avrundet ytterkontur slik at perforeringsanordningen kan dreie på denne avrundede kontur om lengderetningen mot en balansestilling hvor anordningens forside ligger an mot en side av borehullet og ladningens senterlinjer vender mot denne side.

Posisjoneringselementet er festet på en mottakende ladning beliggende ved bærerens nedre del. Andre identiske posisjoneringselementer kan festes på mottakende ladninger beliggende med forutbestemte mellomrom langs bæreren.

I hovedsaken vil magnetiske organer som er plassert på en forutbestemt side av anordningen ved øvre del av bæreren bringe anordningen til å dreie slik at dens forside kommer til anlegg mot en side av brønnforingen. Videre er posisjoneringselemen-tets ytterkontur i det vesentlige sirkulær og eksentrisk i forhold til anordningens tyngdepunkt, slik at anordningen, i av-viksbrønner, på grunn av tyngdekraften vil dreie på sin ytterkontur mot balansestillingen.

Fortrinnsvis er posisjoneringselementer en ring med en i det vesentlige sfærisk utvendig overflate og med elastiske tapper som er innrettet til å danne inngrep med den mottakende ladning ved å smekkes på denne. Tappene utformes ved å ut-skjære regelmessig fordelte radielle slisser i ringen. Man får således et antall smale tapper som splintres til småbiter ved detonering.

Disse posisjoneringselementer er av særlig betydning når det gjelder anordninger som omfatter en bærer i form av en stav med en forside som er innrettet til å ligge an mot en sidevegg i brønnen og en bakside mot hvilken ladningene er festet fra forsiden.

Trekkene og fordelene med oppfinnelsen vil fremgå klarere ut fra følgende beskrivelse av et ikke-begrensende eksempel i tilknytning til de medfølgende tegninger, hvor: Figur 1 er et riss av en perforeringsanordning ifølge oppfinnelsen vist i en brønn, Figur 2 er et tverrsnitt som viser en tidligere kjent anordning som er plassert i feilaktig stilling i en brønn, Figur 3 er et tverrsnitt som viser et posisjoneringselement ifølge oppfinnelsen festet på en ladning, og Figur 4 er et frontriss av posisjoneringselementet ifølge figur 3 sett alene.

Den i figur 1 viste perforeringsanordning 10 er opphengt i en brønn 11 i enden av en elektrisk kabel 12. Brønnen 11 er utstyrt med et foringsrør 13 som omsluttes av en sementring 14 og en produksjonsstreng 15 som ved sin nedre del er festet i en pakning 16. Kabelen 12 er på overflaten viklet på'en vinsj (ikke vist) som gjør det mulig å føre anordningen 10 langs brønnen. Ved slike perforeringsoperasjoner har kabelen 12 vanligvis en enkelt, isolert leder forbundet med overflate utstyret (ikke vist) for tilføring av elektrisk strøm for avfyring av perforeringsanordningen.

Perforeringsanordningen 10, som er forbundet med et

kabelhode 17, omfatter en konvensjonell innretning 20 for loka-lisering av foringsrørkragen, et magnetisk posisjoneringssystem 21 og en bærer 22 som, mellom et hode 23 og et nedre endestykke 24, omfatter én eller flere staver 25 som er festet ende mot

ende.

Innkapslede, profilerte ladninger 26 er festet med regelmessige mellomrom langs stavenes 25 innside slik at deres aks-ler er orientert i samme retning vinkelrett på stavenes lengderetning. Det magnetiske posisjoneringssystem 21 omfatter per-manentmagneter som er plassert på en side av systemet for å legge stavenes 25 utvendige side an mot foringsrørveggen. Avfyring av ladningene finner sted ved hjelp av en detoneringstråd 27 som går gjennom en kanal i bakre del av hver ladning. Trådens 27 øvre ende er.forbundet med en elektrisk detonator

30 som er festet til staven 25. Detonatorens 30 elektriske ledninger er forbundet med hodet 23 slik at elektrisk strøm for avfyring kan tennes til detonatoren fra overflaten via kabelen 12.

Perforeringsanordningen 10 og befestigelsen av ladningene 26 på en stav 25 er nærmere beskrevet i ovennevnte US patent nr.

3 96 5 993. Som vist i figur 3 har hver ladning i fremre ende

en gjenge 31 utformet i et hull i staven 25. I bakre del av hver ladning er der utformet en kanal 3 2 for detoneringstråden 27. Stavens 25 konvekse forside 33 er konstruert for anlegg mot foringsrørets innside.

Det har vist seg at. under visse forhold blir kjente perforeringsanordninger ikke plassert på korrekt måte i foringsrøret, særlig i skråttløpende brønner, når der er et stort antall ladninger eller dersom magnetkraften i posisjoneringssystemet er svekket. I figur 2 er vist en slik feilaktig posisjonering i et skråttløpende foringsrør 13 av en tidligere kjent anordning som omfatter ladninger 26' festet på en bærestav 25'. Stavens forside.33' ligger ikke an mot foringsrøret 13 og ladningenes akse XX er ikke rettet mot den side av foringsrøret som perforeringsanordningen ligger an mot. Avstanden mellom ladningenes

fremre ende og foringsrøret er betydelig og ladningenes 26' side hviler mot nedre del av foringsrøret ved punktene A og B. Pilen P' representerer perforeringsanordningens vektkomponent i tverr-snittet, og denne virker i tyngdepunktets G'. Det fremgår at avstanden mellom punktene AB der anordningen ligger an mot

foringsrøret er stor, slik at hverken komponenten P<1>eller dreiemomentet på grunn av det magnetiske posisjoneringssystem

virker til å dreie anordningen om dens lengderetning mot den korrekte avfyringsstilling der aksen XX' er rettet nedover. Ved anordningen ifølge oppfinnelsen unngår man de feilaktige stil-linger fordi slik dreiebevegelse muliggjøres.

I dette øyemed omfatter perforeringsanordningen 10 minst én posisjoneringsring 35 (figur 1) som er festet på en mottakende ladning beliggende ved nedre del av bæreren 22. Andre identiske posisjoneringsringer som f.eks. 36 er festet på mottakende ladninger beliggende med regelmessige mellomrom langs bæreren, f.eks. ved bunnen av hver stav 25. Ringen 35 er vist i detalj i figur 3 og 4.

Ringen 35 festes ved å smekke den på en mottakende ladning 26 etter at denne ladning er fastskrudd på en stav 25, men før detoneringstråden 27 plasseres. Likeledes vil de samme konven-sjoner "foran" og "bak" som tidligere er definert i forbindelse med. ovennevnte akse XX*1 bli brukt for ladningen og ringen idet det antas at sistnevnte festes ved å smekkes på ladningen.

Som vist i figur 3 og 4 har ringen 35 en sfærisk utvendig overflate 40 hvis sentrum C stort sett faller sammen med sentrum for krumningen av stavens 25 konvekse forside 33. Denne ring omfatter et ringformet bakparti 41 som utad avgrenses av en plan flate 42 og strekker seg forover langs et uthult parti 43 som omgir ladningen 26. Ringens ringformede parti 41 har en konisk innvendig flate 44 som ligger an mot en bakre ansats på ladningen 26. Utskjæringen av dette ringformede parti gjør at ladningens bakparti kan stikke utenfor ringen, slik at kanalen 32 for detoneringstråden er frilagt.

I det hule parti 43 er der utskåret åtte radielle slisser 45 som er regelmessig fordelt rundt ringen. Disse slisser 45

strekker seg som åpninger fra ringens forside opp til plane fla-ter 49 på det ringformede bakparti. Slissene 45 danner tilsam-men åtte tapper 46 som under påsmekking kan beveges elastisk fra

hverandre om senteret C. De elastiske tapper 46 har ved sine ender knaster 4 7 som er innrettet til å gripe inn i et innrykket parti i dekslet til ladningen 26. Knastene 4 7 har skråflater 48 som muliggjør påføring av ringen 35 på den mottakende ladning

26 ved utspreding av tappene 46.

Dersom perforeringsanordningen 10 inntar en feilaktig stilling i borehullet, lik den som er vist på figur 2, vil den del av denne anordning som ligger an mot foringsrøret ikke lenger ha en stor utstrekning slik som avstanden AB, men utgjøres av den avrundede utvendige kontur på posisjoneringsringene 35 og 36. Anleggspartiet er således praktisk talt et punkt og et meget lite dreiemoment som følge av magnetsystemet 21 er tilstrekkelig til å dreie anordningen mot korrekt stilling der forsiden 33 ligger an mot en side av foringsrøret med aksen 3of' vinkelrett på denne side.

I et tverrsnitt, f.eks. som vist i figur 3, er anordningens tyngdepunkt G beliggende foran sentrum C for den utvendige overflate. Med andre ord er ringens 35 sirkulære utvendige kontur

eller profil forskjøvet bakover i forhold til tyngdepunktet G. I en brønn som strekker seg på skrå i forhold til vertikalret-ningen vil følgelig den radielle vektkomponent P i seg selv være tilstrekkelig til å dreie, på denne sirkulære kontur, mot

den i figur 3 viste balansestilling. Denne tyngdekraft virker således sammen med posisjoneringssystemets 21 magnetkraft til å bringe perforeringsanordningen i den korrekte stilling.

Det skal.bemerkes at ringene 35 og 36 bare i ubetydelig grad øker mengden av rester som etterlates i brønnen. Ringene benyttes bare i et lite antall og representerer en liten mate-rialmengde. Ringene er laget av samme stål, som splintres i småbiter, som det som brukes til ladningskapslene. Det store antall radielle slisser 45 som er utformet i ringen bidrar videre til å minske størrelsen på skrapbitene.

Den ovenfor beskrevne utføringsform kan selvsagt varieres på mange måter uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Således må ringens ytre form ikke nødvendigvis være sfærisk, og det vil være mulig å konstruere posisjoneringselementer som har en sylindrisk ytre form, forutsatt at den ytre kontur i tverrsnitt, dvs. vinkelrett på lengderetningen, er hensiktsmessig avrundet.

Claims (6)

1. Brønnperforeringsanordning, karakterisert ved at den omfatter en langstrakt bærer (22) som er innrettet til å innføres i brønnen, innkapslede, profilerte ladninger (26) som er festet langs bæreren slik at deres akser (XX<1> ) er orientert i samme retning vinkelrett på bærerens lengderetning, en posisjoneringsinnretning (21) beliggende ved øvre del av bæreren for.å bringe den side av anordningen som ligger foran nevnte radielle retning til anlegg mot en side av et forings-rør i brønnen, og minst ett posisjoneringselement (35) som er festet på en mottakende ladning anordnet i avstand fra posisjoneringsinnretningen og omfatter et tverrsnitt med en avrundet utvendig kontur (40) rundt den mottakende ladning slik at perforeringsanordningen kan dreie på den avrundede kontur om lengdeaksen under påvirkning av posisjoneringsinnretningen, mot en balansestilling der forsiden (33) av anordningen blir lig-gende an mot brønnsiden med ladningens akse (XX <1> ) rettet mot denne side.

2. Perforeringsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter andre identiske posisjoneringselementer (36) som er festet mot respektive mottakende ladninger beliggende med forutbestemte mellomrom langs bæreren (22).

3. Perforeringsanordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den avrundede ytre kontur (40) på posisjoneringselementet (35) er stort sett sirkulær og forskjøvet i forhold til anordningens tyngdepunkt (G) slik at anordningen i avviksbrønner på grunn av tyngdekraften vil dreie på sin ytre kontur mot balansestillingen.

4. Perforeringsanordning ifølge et av kravene 1 - 3, karakterisert ved at posisjoneringselementet er en ring med en stort sett sfærisk utvendig overflate innrettet til å danne inngrep med den mottakende ladning ved påsmekking.

5. Perforeringsanordning ifølge krav 4, hvor bæreren (22) er en stav (25) med en forside (33) innrettet til å ligge an mot brønnsiden, og en bakside mot hvilken ladningene (26) med sin forside er festet, karakterisert ved at ringen omfatter et bakparti (41) med en anleggsflate (44) på baksiden av den mottakende ladning (26) og en utskjæring som frilegger kanalen (32) for en detoneringstråd i bakre del. av denne ladning, og et uthulet parti (43) som omgir ladningen og innbefatter elastiske tapper (46) som i sine fremre ender har inn-vendige påsmekkingsknaster (47) innrettet for inngrep i et innrykket parti av den mottakende ladning for befestigelse av ringen på denne ladning.

6. Perforeringsanordning ifølge krav 5, karakterisert ved at de elastiske tapper er fremstilt ved at der i det uthulte parti (43) er utskåret regelmessig fordelte radielle slisser (45) på dens omkrets for dannelse av et antall smale tapper (46) som er innrettet til å splintres i småbiter under detonering av ladningen.