DE1068645B - Hohlladung zu Perforierungszwecken in Tiefbohrlöchern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Hohlladungen, die zur Perforierung der die Innenwand von Bohrlöchern auskleidenden Verrohrungen sowie der gegebenenfalls dahinter befindlichen Zementschicht und der hinter dieser gelegenen geologischen Formationen benutzt werden.

Bekanntlich besitzen die zu Perforierungszwecken benutzten Hohlladungen gewöhnlich an ihrem vorderen Teil eine im allgemeinen metallische Auskleidung, die dem Zweck dient, denPerforierungsstrahl zu erzeugen. Die Detonationswelle, die sich in der Hohlladung ausbreitet, hat zur Folge, daß die Auskleidung zur Achse der Hohlladung hin weggedrückt wird, wodurch einem Teil dieser Auskleidung eine Geschwindigkeit zur Achse hin aufgedrückt wird, die wesentlich höher liegen kann als diejenige der Detonationswelle. Es ist somit die Substanz selbst dieser mit einer sehr hohen Geschwindigkeit fortgeschleuderten Auskleidung, die den Durchdringungsstrahl bildet, und es ist infolgedessen einleuchtend, daß sich die Vorgänge bei der BiI- ao dung des Strahls auch auf die Durchdringungseigenschaften auswirken.

Seit langer Zeit ist bereits experimentell festgestellt worden, daß diePerforierungsleistungen einer gewöhnlichen konischen Explosivladung ein Maximum erreichen, wenn diese Ladung in einer bestimmten Entfernung von der Zielscheibe, dem sogenannten optimalen Wirkungsabstand, abgeschossen wird. Bei den Perforierungsvorrichtungen mit Hohlladungen, wie sie bisher in solchen Fällen gebraucht worden sind, wo die Bohrlöcher kein Einsatzrohr für die Bohrlocherschließung aufweisen, hat es bisher keine erwähnenswerten Schwierigkeiten gegeben, um im Augenblick der Explosion der Ladung diesen optimalen Wirkungsabstand einzuhalten. In diesem Fall nämlich werden die Hohlladungen von einem Träger gehalten, dessen Durchmesser nur wenig geringer ist als derjenige des Bohrlochs. Indem dabei die in diesem Träger angeordneten Hohlladungen in einer gegebenen Entfernung von der Außenwand des Trägers liegen, ist für die Hohlladung praktisch der optimale Wirkungsabstand gewährleistet. Eine solche Anordnung ist schematisch in der Fig. 1 dargestellt, in der mit 1 ein mit einer Bohrlochspülung 2 angefülltes und mit einer Verrohrung 3 ausgestattetes Bohrloch bezeichnet ist. Mit 4 ist der Träger für die verschiedenen Hohlladungen 5, 5' usw. bezeichnet. Indem dieses Perforierungsgerät durch spezielle Zentriervorrichtungen zentriert wird, kann man von vornherein die Hohlladungen 5, 5' in ihrem Träger so anordnen, daß der optimale Wirkungsabstand für alle Hohlladungen mit den geringstmöglichen Abweichungen eingehalten wird.

Die Verhältnisse liegen jedoch anders, wenn die Bohrlocherschließung über ein Einsatzrohr erfolgt, Hohlladung zu Perforierungszwecken
in Tiefbohrlöchern

Anmelder:

Societe de Prospection filectrique,

Procedes Schlumberger,

Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Schwelm (Westf.), Drosselstr. 31

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 1. April 1957

Jacques Delacour, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

durch das die Hohlladungen hindurchgeführt werden und dann die Verrohrung perforiert werden soll.

Die Fig. 2 veranschaulicht diesen Fall.

Mit 1 ist ein Bohrloch bezeichnet, das von einer Bohrlochspülung 2 angefüllt und mit einer Verrohrung 3 ausgestattet ist. Um die Perforierung an den angezeigten Stellen vorzunehmen, ist ein Rohr 6 eingeführt, dessen Durchmesser bekanntlich wesentlich geringer ist als derjenige der'Verrohrung3. Durch das Rohr werden die Hohlladungen hindurchgeführt, die zur Perforierung benutzt werden sollen. In diesem Fall sind die Hohlladungen 5, 5', 5" unterhalb des Röhrendes in Reihenform aufgehängt. Infolge der Neigung der Verrohrung gegenüber der Senkrechten, die zur Folge hat, daß die Reihe an der Verrohrung zur Anlage kommt, ergibt sich, daß der Wirkungsabstand der verschiedenen Ladungen ganz beträchtlichen Änderungen unterliegen kann, wobei dieser Abstand für bestimmte Ladungen (5' beispielsweise) praktisch Null und hingegen für andere wiederum (5" beispielsweise) relativ groß werden kann. Mit den üblichen Ladungen wird also im allgemeinen der optimale Wirkungsabstand nicht erreicht, und die Wirksamkeit der Ladungen ist infolgedessen stark von Zufälligkeiten abhängig.

Die Erfindung bezweckt im besonderen, die sich aus dieser Situation ergebenden Nachteile zu beseitigen und Hohlladungen zu schaffen, deren Wirksamkeit nur so wenig wie möglich durch den Wirkungsabstand beeinträchtigt wird, so daß die Wirksamkeit der Ladm-

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gen in den praktisch vorkommenden Grenzen nicht mehr der Abhängigkeit von dem Wirkungsabstand unterliegt. Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Eigengeschwindigkeit Jedes der Elemente des Strahls von dem Neigungswinkel des Teils der Ausklei- ■ dung, der dieses Element sozusagen bildet, mit der Achse'der ,Ladung und/oder mit der Fläche der Umhüllung (Außenfläche des Explosivstoffs) sowie von der Entfernung dieses Elements zur Achse abhängig ist. Es ist infolgedessen möglich, indem man die in Rede stehenden Winkel in Funktion der Entfernung zur Achse des entsprechenden Elementes der Auskleidung, das heißt, indem man die Form selbst der Auskleidung oder der Umhüllung ändert, Einfluß auf die Form und die Qualitäten des Strahls auszuüben. Im vorliegenden FaIL handelt es sich darum, einen möglichst langgestreckten Strahl zu erhalten (um eine große Perforation in den geringen Wirkungsabständen zu erhalten), der jedoch auf großem Wirkungsabstand noch zusammenhängend bleibt. Es ist daher notwendig, ziemlich große Geschwindigkeiten der Strahlelemente zu erreichen, dabei jedoch einen begrenzten Geschwindigkeitsgradienten zu bewahren. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß an Stelle einer konischen Auskleidung eine solche in Vorschlag gebracht, die von einer aufgeweiteten Fläche, insbesondere einer Umdrehttngsfläche, gebildet wird, deren Erzeugende eine Kurve ist, deren Konkavität gegenüber der Umdrehungsachse in der Nähe der Spitze der Auskleidung nach außen gerichtet, dagegen in der Nähe ihrer Grundfläche zur Achse gerichtet ist, wobei die Neigung der Erzeugenden gegenüber der Achse und/oder gegenüber der Umhüllung und die Kurve dieser Erzeugenden an jeder ihrer Punkte entsprechend gewählt sind.

Dank dieser Anordnung vergrößert man die Strekkung des Strahls in der Nähe der Spitze der Auskleidung und in seinem mittleren Teil, wohingegen diese Streckung in der Nähe der Grundfläche der Auskleidung verringert wird, so daß der Strahl bereits in geringen Wirkungsabständen genügend ausgezogen ist und bei verhältnismäßig großen Wirkungsabständen homogen bleibt.

In der Zeichnung ist in Fig. 3 ein besonderes Ausführungsbeispiel einer Hohlladung dargestellt, die zu dem angegebenen Zweck verwendbar ist.

In dieser Figur bezeichnet 7 die Außenhülle der Hohlladung, die an ihrem rückwärtigen Ende eine öffnung 8 besitzt, in der in an sich bekannter Weise die nicht dargestellte Zündvorrichtung untergebracht ist. Mit 9 ist der Explosivstoff und mit 10 die metallische Auskleidung dieser Ladung bezeichnet, die gemäß der Erfindung die Form einer Umdrehüngsfläche mit den zuvor angegebenen Eigenheiten besitzt. Wenn mit D der Gesamtdurchmesser der Ladung angenommen wird, so wird der Krümmungsradius T₁ der Erzeugenden in der Nähe der Spitze vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,5 D und der Winkel a, das heißt, die Neigung der Erzeugenden in dem Punkt, wo diese den Boden der Auskleidung 10 schneidet, vorzugsweise zwischen 10 und 30 gewählt.

Was nun den Krümmungsradius r₂ der Erzeugenden der Auskleidung in der Nähe der Grundfläche der Auskleidung angeht, so besitzt dieser vorzugsweise dieselbe Größenordnung wie der Radius in dem anderen Teil, der Ladung, und der Winkel β der Erzeugenden mit der Wand der Umhüllung der Ladung wird vorzugsweise zwischen 10 und 40° gewählt. Im dargestellten Fall ist die Umhüllung zylindrisch, was jedoch nicht obligatorisch ist. Die Hülle kann auch kegelstumpfförmig sein, indem sie einen mehr oder weniger spitz zulaufenden Winkel bildet. Die konische Fläche des Kegelstumpfes kann übrigens nach vorn oder nach hinten konvergieren. In allen Fällen sind die zuvor in bezug auf den Winkel β angegebenen Grenzbedingungen vorzugsweise beizubehalten, wobei jedoch der Wert von β verschieden sein kann von demjenigen, der für den Fall einer zylindrischen Umhüllung zu wählen ist.

In Übereinstimmung mit der Theorie hat die Erfahrung gezeigt, daß man mit so ausgebildeten Ladungen einen langgestreckten Strahl erhält, dessen Wirksamkeit sich nur wenig mit der Entfernung ändert. Infolgedessen werden alle Ladungen der Kette der Fig. 2 eine an der optimalen Wirksamkeit liegende Wirkung besitzen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hohlladung zu Perforierungszwecken in Tiefbohrlöchern, mit einer durch eine ausgeweitete Fläche, insbesondere eine Umdrehungsfläche, gebildeten Auskleidung·, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugende dieser Fläche eine Kurve ist, deren Konkavität in der Nähe der Spitze oder, des Bodens der Auskleidung im Verhältnis zur Umdrehungsachse nach außen und in der Nähe der Grundfläche der Auskleidung zur Achse gerichtet ist.

2. Hohlladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Auskleidung aus einer kleinen, im wesentlichen planen Fläche besteht.

3. Hohlladung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel a der Erzeugenden der Auskleidung an der Stelle, wo sie den Boden schneidet, zwischen 10 und 30° beträgt.

4. Hohlladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius T₁ der Erzeugenden in der Nähe des Bodens zwischen 0,2 und 0,5 D beträgt, wobei D der Gesamtdurchmesser der Ladung ist.

5. Hohlladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius r₂ der Erzeugenden der Auskleidung in der Nähe deren Grundfläche zwischen 0,2 und 0,5 D beträgt.

6. Hohlladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel β der Erzeugenden mit der Wand der Umhüllung der Ladung in der Nähe der Grundfläche der Auskleidung zwischen 10 und 40° beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen