DE10196366B4

DE10196366B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Schützen von Sprengstoffen

Info

Publication number: DE10196366B4
Application number: DE10196366T
Authority: DE
Inventors: Manish Kothari; Wenbo Yang; Alfredo Fayard; Anthony F. Veneruso; Lawrence Behrmann; Claude D. Jones; Jack F. Lands jun.
Original assignee: Schlumberger Technology BV
Current assignee: Schlumberger Technology BV
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: GB0225345D0; DE10196366T5; MY127368A; US6386296B1; CA2413531C; NO20025523D0; GB2379687A; CA2413531A1; RU2263769C2; GB2379687B; WO2001098624A1; AU2001268382A1

Abstract

Vorrichtung mit: einem Gehäuse, das ein Perforationswerkzeuggehäuse oder eine Hohlladungsgehäuse umfasst, und einem Sprengstoff in dem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul (302, 402, 900), das einen adsorbierenden Stoff (506, 902), der in dem Gehäuse und in der Nähe des Sprengstoffs angeordnet ist, um ein korrodierendes Fluid zu adsorbieren, beinhaltet, vorhanden ist, wobei der Sprengstoff außerhalb des Moduls (302, 402, 900) ist.

Description

HINTERGRUND
Die Erfindung betrifft das Schützen von Sprengstoffen, wie solchen Sprengstoffen, die unter im Bohrloch herrschenden Bedingungen verwendet werden.
Eine beim Fertigstellen einer Bohrung durchgeführte Handlung ist die Erzeugung von Perforationen in einer Formation. Dies erfolgt üblicherweise durch Ablassen eines Perforationskanonenstrangs auf eine gewünschte Tiefe in einem Bohrloch und Aktivieren des Kanonenstrangs, um Hohlladungen zu zünden. Die Hohlladungen erzeugen, wenn sie gezündet werden, Perforationsjets, die Löcher in der umgebenden Verrohrung bilden sowie Perforationen in die umgebende Formation erstrecken.
Es gibt verschiedene Arten von Perforationskanonen. Eine Art einer Perforationskanone umfaßt Hohlladungskapseln, die an einem Streifen in verschiedenen Muster befestigt sind. Die Hohlladungskapseln sind durch individuelle Behälter oder Kapseln vor den harten, im Bohrloch herrschenden Bedingungen geschützt. Eine andere Art einer Perforationskanone umfaßt ungekapselte Hohlladungen, die zum Schutz in einen versiegelten Träger geladen werden. Derartige Perforationskanonen werden manchmal auch als Hohlträgerkanonen bezeichnet. Die ungekapselten Hohlladungen derartiger Hohlträgerkanonen können in einem Laderohr befestigt werden, das im Träger enthalten ist, wobei jede Hohlladung mit einer Zündleitung verbunden ist. Bei Aktivierung wird eine Detonationswelle in der Zündleitung erzeugt, um die Hohlladungen zu zünden. In einer Hohlträgerkanone schießen Ladungen durch den Träger in die umgebende Verrohrung und Formation.
Die Zuverlässigkeit von Bohrlochperforationskanonen hängt von den mechanischen Eigenschaften und- der Leistungsfähigkeit vieler Präzisionskomponenten und Stoffe ab, die widrigen Bedingungen ausgesetzt sind (z. B. hohen Temperaturen, mechanischen Erschütterungen und Vibrationen usw.). Sprengstoffkomponenten können zudem durch Wasser oder Dampf oder andere korrodierende Gase und Flüssigkeiten, die in den Kanonen selbst entstehen, abgebaut werden. Typische Sprengstoffkomponenten in einer Perforationskanone umfassen Hohlladungen und Zündleitungen. Wie in 1 gezeigt, umfaßt eine Hohlladung 10 üblicherweise eine Hauptsprengladung 16 und eine metallische Einlage 20, die beide in einem äußeren Gehäuse 12 enthalten sind. Eine Primärladung 14, die an die Rückseite der Hauptsprengladung 16 gekoppelt ist, ist ballistisch mit einer Zündleitung 24 verbunden. Eine Detonationswelle, die entlang der Zündleitung 24 sich ausbreitet, überträgt Energie in die Primärladung 14, die wiederum den Hauptsprengstoff 16 zündet. Detonation des Hauptsprengstoffs 16 läßt die Einlage 20 zerfallen, um einen Perforationsjet zu erzeugen.
Das nachfolgende sind Beispiele von Schäden, die bei Sprengstoffkomponenten in einer korrodierenden Umgebung verursacht werden können, die Wasserdampf und andere Gase enthalten kann. Die Außenhülle der Zündleitung kann beschädigt werden, was die Wahrscheinlichkeit dafür erhöhen kann, daß die Zündleitung bricht, was dazu führt, daß die Kanonen nicht feuern. Eine Beschädigung der Außenhülle einer Zündleitung kann ferner ein Sicherheitsrisiko darstellen. Die Zündleitung kann versehentlich eingeklemmt werden, wodurch sie gezündet werden kann.
Ferner desensibilisiert die korrodierende Umgebung Sprengstoffe in den Zündleitungen, Hohlladungen oder anderen Komponenten, was dazu führen kann, daß eine Perforationskanone nicht feuert. Wenn ein Perforationskanonenstrang auf eine gewünschte Tiefe herabgelassen wird, jedoch aus irgendeinem Grunde nicht gezündet werden kann, hat ein Fehldurchgang stattgefunden. Dies macht es erforderlich, daß der Perforationskanonenstrang aus dem Bohrloch herausgezogen und durch einen neuen Perforationskanonenstrang ersetzt wird, was zeitintensiv und teuer ist. Ferner kann das Wiederholen einer fehlgezündeten Kanone aus einem Bohrloch eine gefährliche Arbeit sein.
Zudem hat ein Sprengstoff einen bestimmten Zeit- und Temperaturbereich, in dem der Sprengstoff thermisch stabil ist. Wenn sich der Sprengstoff über diesen Bereich hinaus erstreckt, beginnt der Sprengstoff zu zerfallen, zu verbrennen oder sich selbst zu zünden. Das Vorhandensein von Wasserdampf wirkt als Katalysator, der die Zerfallsgeschwindigkeit des Sprengstoffs weiter beschleunigt. Andere Zerfallsprodukte können ebenfalls als Katalysatoren zum Beschleunigen des Zerfalls wirken.
Es besteht deshalb Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schützen von Sprengstoffen in einer korrodierenden Umgebung und zum Verringern der Einflüsse der Sprengstoffzersetzung, die im Bohrloch oder an der Oberfläche auftreten können.
ZUSAMMENFASSUNG
Im allgemeinen umfaßt eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform ein Gehäuse, einen Sprengstoff im Gehäuse und einen im Gehäuse und in der Nähe des Sprengstoffs angeordneten Stoff, um korrodierende Flüssigkeiten zu entfernen, um den Sprengstoff zu schützen.
Andere Ausführungsformen und Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine gewöhnliche Hohlladung.
2 zeigt eine Ausführungsform eines Erweiterungsstrangs mit einem Perforationskanonenstrang mit mehreren Kanonen, die durch Adapter gekoppelt sind.
3 zeigt eine Hohlträgerkanone, die in dem Perforationskanonenstrang aus 2 verwendbar ist.
4 zeigt Komponenten in der Hohlträgerkanone, einschließlich eines Moduls, das einen adsorbierenden Stoff gemäß einer Ausführungsform enthält.
5 zeigt Komponenten in einem Adapter, einschließlich eines Moduls, das ein adsorbierendes Material gemäß einer Ausführungsform enthält.
6 zeigt ein Modul, das einen adsorbierenden Stoff gemäß einer Ausführungsform enthält, das in der Hohlträgerkanone oder dem Adapter aus 4 oder 5 verwendbar ist.
7 zeigt Diagramme, die die Zerfallgeschwindigkeiten eines Sprengstoffs mit steigender Temperatur darstellen.
8 und 9 zeigen andere Ausführungsformen von Sprengstoffkomponenten mit einem adsorbierenden Stoff.
10 zeigt ein Modul mit einem Behälter und einem adsorbierenden Stoff, wobei der Behälter zumindest teilweise aus einem Material mit relativ niedriger Schmelztemperatur gebildet ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der nachfolgenden Beschreibung werden viele Details angegeben, um ein Verstehen der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Dem Fachmann ist jedoch klar, daß die vorliegende Erfindung ohne diese Details ausführbar ist und daß viele Variationen oder Änderungen der beschriebenen Ausführungsformen möglich sind.
Die Begriffe ”auf” und ”ab”, ”obere” und ”untere”, ”aufwärts” und ”abwärts” und andere derartige Begriffe, die relative Positionen oberhalb oder unterhalb eines gegebenen Punktes oder Elements angeben, werden in dieser Beschreibung verwendet, um einige Ausführungsformen der Erfindung deutlicher zu beschreiben. Wenn sie jedoch Vorrichtungen und Verfahren zur Verwendung in Bohrungen betreffen, die abgewichen oder horizontal sind, können derartige Begriffe eine links nach rechts, rechts nach links oder andere geeignete Beziehung bezeichnen.
Bezugnehmend auf 2 ist ein beispielhafter Erweiterungsstrang in einem Bohrloch 101 gezeigt. Das Bohrloch 101 kann mit einer Verrohrung 100 ausgekleidet sein und eine Förderrohrleitung 102 kann in der Verrohrung 100 angeordnet sein, um eine Leitung für Bohrlochflüssigkeiten zu einer Vorrichtung 106 am Kopf der Bohrung bereitzustellen. Eine Dichtung 108 isoliert einen ringförmigen Abschnitt zwischen der Förderrohrleitung 102 und der Verrohrung 100. Ein Perforationskanonenstrang 110, der an einem Träger 104 (z. B. Drahtseil, Schlammleitung oder Spiralrohrleitung) befestigt sein kann, kann durch die Rohrleitung 102 auf eine Zieltiefe im Bohrloch 101 herabgelassen werden.
Um eine gewünschte Länge zu erreichen, kann der Perforationskanonenstrang 110 mehrere Kanonen 112 umfassen. Eine Beispiellänge jeder Kanone 112 kann ungefähr 20 Fuß betragen. Um den Perforationskanonenstrang ein paar hundert Fuß oder länger zu machen, werden mehrere Kanonen durch Adapter 114 miteinander verbunden. Jeder der Adapter 114 enthält eine ballistische Übertragungskomponente, die in Form eines Geber- und Empfängerübertragungssprengstoffs sein kann. Die ballistische Übertragung findet von einer Kanone zu einer anderen statt, während die Detonationswelle von der Geber- zur Empfängerübertragungsladung springt. Am Ende der Empfängerübertragungsladung befindet sich eine Zündleitung, die die Welle trägt und die Hohlladungen in der nächsten Kanone 112 startet.
Bezugnehmend auf 3 kann jede Kanone 112 eine Hohlträgerperforationskanone sein, die einen Träger 212 enthält, der eine innere Kammer 215 aufweist, um ein Laderohr 214 zu enthalten, welches ein Gehäuse für Sprengstoffkomponenten der Perforationskanone 112 bereitstellt. Der Träger 212 ist abgedichtet, um Komponenten im Träger vor den im Bohrloch herrschenden Bedingungen zu schützen. Das Laderohr 214 weist eine Reihe von Öffnungen 217 auf, in deren Nähe Hohlladungen 216 montiert werden können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält das Laderohr 214 Hohlladungen 216, die in einer spiralförmigen Anordnung angeordnet sind, um in eine Vielzahl von Richtungen zu perforieren. In alternativen Ausführungsformen können andere Einstellungsmuster verwendet werden.
Eine Zündleitung 220 erstreckt sich durch eine obere Querwand 222 des Kanonenträges 212 und einen oberen Abschnitt einer Trägerkammer 215 zum Laderohr 214. Die Zündleitung 220 wird in das Laderohr 214 zur Verbindung mit den Hohlladungen 216 geleitet. Beispiele von Sprengstoffen, die in den verschiedenen Sprengstoffkomponenten (z. B. Hohlladungen 216, Zündleitung 220 und Übertragungsladungen) verwendet werden können, umfassen RDX, HMX, HNS, TATB und andere.
Es ist entdeckt worden, daß das Vorhandensein korrodierender Gase (einschließlich Wasserdampf und anderer Gase) oder anderer korrodierender Flüssigkeiten in jeder Perforationskanone 112 oder in jedem Adapter 114 Probleme verursacht, insbesondere bei hohen Temperaturen (z. B. oberhalb etwa 100°C). In dem Träger 212 (z. B. während des Zusammenbaus) oder Adapter 114 eingeschlossene Feuchtigkeit erzeugt Wasserdampf. Zudem können während des Zusammenbaus auch Verunreinigungen eingeschlossen werden und andere korrodierende Gase können von verschiedenen Komponenten in der Perforationskanone, einschließlich der Sprengstoffkomponenten, emittiert werden. Wasserdampf zusammen mit den anderen Gasen kann eine korrodierende Umgebung in der Kanone 112 oder dem Adapter 114 erzeugen. Eine korrodierende Umgebung kann dazu führen, daß bestimmte Komponenten sich biegen, brüchig werden oder Stärke verlieren. Z. B. kann die korrodierende Umgebung den äußeren Schutzmantel der Zündleitung 220 beschädigen, was dazu führen kann, daß die Zündleitung 220 bricht oder fehlzündet und ein Feuern der Kanone 112 verhindert wird. Ferner wird ein Sicherheitsrisiko erzeugt, wenn der Außenmantel der Zündleitung 220 beschädigt wird, da die Zündleitung 220 eingeklemmt werden kann, um sie zu aktivieren.
Ferner haben Sprengstoffe bestimmte Zeit- und Temperaturbereiche, in welchen sie thermisch stabil sind. Wenn sie über diesen Zeit- und Temperaturbereich erstreckt werden, können sie beginnen, zu zerfallen, sich zu entzünden oder sich selbst zu zünden. Ein Zerfall der Sprengstoffe erzeugt Produkte (als Ausgasungen bezeichnet), die korrodierende Gase enthalten können. Das Vorhandensein von Wasserdampf und anderen Gasen wirkt als ein Katalysator zum Beschleunigen des Zerfalls der Sprengstoffe. Aufgrund des Zerfalls können die Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und Stabilität der Sprengstoffkomponenten beeinträchtigt werden.
Der Begriff ”korrodierendes Gas” bezeichnet, wie er hier verwendet wird, jede Art von Gas, das eine Beschädigung hervorrufen kann oder die strukturelle Integrität, chemische Integrität oder Stabilität oder andere Eigenschaft einer Sprengstoffkomponente verringern kann. Der Begriff ”korrodierende Flüssigkeit” bezeichnet jedes Gas oder jede Flüssigkeit, die das gleiche verursachen kann.
Gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung können Stoffe in der Nähe von Sprengstoffen in Werkzeugen angeordnet werden, um korrodierende Flüssigkeit zu entfernen, um die Sprengstoffe zu schützen. Entfernung bezeichnet Adsorption, Einschluß, Reaktion und jede andere Art von Interaktion mit den korrodierenden Flüssigkeiten, um den Einfluß auf die Sprengstoffe zu verringern, selbst bei erhöhten Temperaturen. ”Sprengstoffe” kann, wie es hier verwendet wird, auch Treibstoffe bezeichnen, die in verschiedenen Anwendungen verwendet werden. Die schützenden Stoffe können mit korrodierenden Flüssigkeiten reagieren, um deren negativen Einfluß auf Sprengstoffe zu verringern. Die schützenden Stoffe können ebenfalls die Reaktion von korrodierenden Flüssigkeiten mit Sprengstoffen verhindern oder verringern, so daß die Sprengstoffe ihre Integrität behalten trotz des Vorhandenseins von korrodierenden Flüssigkeiten.
In einer Ausführungsform können Komponenten mit adsorbierenden Stoffen in der Perforationskanone 112 oder dem Adapter 114 (oder jedem anderen Werkzeug, das Sprengstoffkomponenten enthält) angeordnet werden, um Wasserdampf und andere korrodierende Gase, die vorhanden sein können, zu adsorbieren. Die adsorbierenden Stoffe können in der Lage sein, Flüssigkeiten zusätzlich zu Gasen zu adsorbieren. In der folgenden Besprechung wird der Schutz von Sprengstoffen dadurch erreicht, daß adsorbierende Stoffe verwendet werden; jedoch können in anderen Ausführungsformen andere als die oben beschriebenen Arten von schützenden Stoffen verwendet werden.
Die adsorbierenden Stoffe wirken bei relativ hohen Temperaturen (z. B. größer als etwa 140°F). Einige adsorbierende Stoffe sind in der Lage, selbst bei höheren Temperaturen effektiv zu wirken, wie größer als 200°F bis zu 600°F oder sogar höher. Zeolit (nachstehend besprochen) ist ein Beispiel eines adsorbierenden Stoffes, der bei hohen Temperaturen wirkt. Im Gegensatz hierzu sind übliche Wasserentzugsmittel, die in Anwendungen an der Oberfläche verwendet werden, normalerweise bei oder nahe der Zimmertemperatur wirksam, verlieren jedoch ihre Wirksamkeit, wenn die Temperatur erhöht wird. Zudem sind übliche Wasserentzugsmittel zum Adsorbieren von Wasserdampf ausgestaltet.
Adsorption bezeichnet Adhäsion oder Einschluß von Gasen, gelösten Stoffen oder Flüssigkeiten in festen Körpern oder Flüssigkeiten. Durch Verwenden von Komponenten mit einem Adsorptionsmittel können korrodierende Gase oder Flüssigkeiten adsorbiert werden, wodurch die Menge derartiger Gase verringert wird, so daß die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung explosiver Komponenten in der Kanone 112 und dem Adapter 114 verringert wird. Beispiele von Adsorptionsmitteln umfassen Aluminiumoxid, Aktivkohle, Kalziumaluminiumsilikate, Montmorillonittonporzellan, Silicagel, die Familie molekularer Siebe basierend auf Organosilikaten oder Organoaluminiosilikaten, oder Metallsilikatmolekursiebe wie Aluminophosphate. Die Wahl des adsorbierenden Stoffes kann auf den Zielgasen oder -flüssigkeiten, die adsorbiert werden sollen, basieren. Einige Stoffe sind besser in der Lage, bestimmte Gase oder Flüssigkeiten zu adsorbieren, als andere Stoffe. Die Porengrößen und chemischen Strukturen der verschiedenen adsorbierenden Stoffe sind entsprechend verschiedenen Zielgasen oder -flüssigkeiten verschieden.
In einer Ausführungsform kann der gewählte adsorbierende Stoff eine Art Molekularsieb umfassen, das ein Zeolit genanntes Hochtemperaturwasserentzugsmittel enthält. Zeolith ist aus Natriumaluminiosilikat hergestellt und weist die Eigenschaft auf, Wassermoleküle, wie auch andere Arten von Molekülen mit größeren Durchmessern zu adsorbieren, wie aromatische Kohlenwasserstoffe mit verzweigten Ketten. Eine Formel für Zeolit ist Na₈₆ ((AlO₂)₈₆ (SiO₂)₁₀₆] × H₂O. Die Nennporengröße für Zeolit beträgt etwa 10 Å. Die Poren in den Zeoliteinschlußmolekülen haben geringere Durchmesser. Zeolit ist in Pulver-, Tabletten- oder Pastillenform erhältlich. Eine Komponente, die Zeolit enthält, kann als ”Wasserentzugsmodul” bezeichnet werden; allerdings können in weiteren Ausführungsformen andere Module oder Komponenten mit anderen Arten von adsorbierenden Stoffen (oder Kombinationen von adsorbierenden Stoffen) verwendet werden.
Der adsorbierende Stoff ist zum Entfernen einer wesentlichen Menge korrodierender Flüssigkeit aus einer gegebenen Umgebung ausgestaltet, wie z. B. innerhalb eines Gehäuses oder Behälters. Eine ”wesentliche” Menge bezeichnet eine entfernte Menge, die zum Schützen eines Sprengstoffs vor Beschädigung oder zum Verlängern der effektiven Lebenszeit des Sprengstoffs wirksam ist.
Bezugnehmend auf 4 werden ein oder mehrere Wasserentzugsmodule 302, die in Form einer Tasche, Kiste oder anderen Konfigurationen sein können, im Hohlträger 212 angeordnet. Das Wasserentzugsmodul 302 kann im Träger 212 nahe von Sprengstoffkomponenten in der Kanone 114 angeordnet werden, die die Hohlladungen 216 und die Zündleitung 220 enthält. Wie in 4 gezeigt, können O-Ringdichtungen 304 vorgesehen sein, um die Sprengstoffkomponenten im Hohlträger 212 hermetisch abzudichten. Das eine oder die mehreren Wasserentzugsmodule 302 reduzieren die Menge von korrodierenden Gasen, die sich im Hohlträger 212 ansammeln können.
Bezugnehmend auf 5 werden eine oder mehrere Wasserentzugsmodule 402 in einem Gehäuse 404 eines Adapters 114 angeordnet. Der Adapter kann einen Geberübertragungssprengstoff 406 und einen Empfängerübertragungssprengstoff 410 enthalten. Der Geberübertragungssprengstoff 406 ist ballistisch mit einer ersten Zündleitung 408 gekoppelt, während der Empfängerübertragungssprengstoff 410 ballistisch mit einer zweiten Zündleitung 412 gekoppelt ist. Eine Detotationswelle, die sich entlang der ersten Zündleitung 408 ausbreitet, wird an die Geberübertragungsladung 406 übertragen, die eine Übertragung der Detonation über eine Lücke 416 an den Empfängerübertragungssprengstoff 410 bewirkt. Zünden des Empfängerübertragungssprengstoffs 410 bewirkt eine Zündung der Zündleitung 412. Das Adaptergehäuse 404 kann ähnlich abgedichtet sein, wie der Kanonenträger 212. Um ein Ansammeln von korrodierenden Gasen oder Flüssigkeiten in dem Adaptergehäuse 404 zu verhindern, können ein oder mehrere Wasserentzugsmodule 402 im Adapter 404 angeordnet werden.
In entweder dem Kanonenträger 212 oder dem Adaptergehäuse 404 können entsprechende Wasserentzugsmodule 302, 402 in der ”Nähe” von Sprengstoffkomponenten angeordnet werden. Der Begriff ”Nähe” oder ”nahe” bezeichnet, wie er hier verwendet wird, eine Entfernung eines Wasserentzugsmoduls (oder einer anderen Komponente, die einen adsorbierenden Stoff enthält) in bezug auf eine Sprengstoffkomponente, die das Wasserentzugsmodul schützen soll, die es ermöglicht, daß das Wasserentzugsmodul wirksam bleibt. Somit kann das Wasserentzugsmodul 302 wie in 4 gezeigt an einem Ende des Hohlträgers 212 angeordnet werden, obwohl es wirksamen Schutz für eine Hohlladung und einen Teil der Zündleitung, die sich am anderen Ende des Hohlträgers 212 befindet, bietet. Das Wasserentzugsmodul 302 ist daher ”nahe” oder ”in der Nähe von” den Sprengstoffkomponenten, wenn das Wasserentzugsmodul in der Lage ist, den vorgesehenen Zweck, das Adsorbieren korrodierender Gase oder Flüssigkeiten zum Schutz der Sprengstoffkomponenten, zu erfüllen.
Anstatt Module zu verwenden, die den adsorbierenden Stoff enthalten, können andere Ausführungsformen die adsorbierenden Stoffe mit dem Sprengstoff vermischt haben, so wie in einer Hohlladung 700, die in 8 gezeigt ist. Der adsorbierende Stoff 702, der Pulver- oder Tablettenform haben kann, wird mit dem Sprengstoff 704 vermischt. In einer anderen Ausführungsform kann eine Schicht 802 aus adsorbierenden Stoff in einer Hohlladung 800 zwischen dem Sprengstoff 804 und einem Behälter 806 angeordnet werden. In anderen Ausführungsformen kann eine Schicht aus dem adsorbierenden Stoff an der Innenfläche eines Gehäuses oder Behälters, in welchem ein Sprengstoff angebracht wird, gebildet werden. Der Sprengstoff kann auch mit dem adsorbierenden Stoff verschmolzen werden.
Bezugnehmend auf 6 ist eine Ausführungsform des Wasserentzugsmoduls 302, 402 gezeigt. Das Wasserentzugsmodul weist eine Tasche 502 auf, in welche ein Behälter 504 eingebracht wird, der ein chemisch adsorbierendes Mittel 506 enthält, das tabletten-, pulver- oder pastillenformig sein Kann. Das Adsorptionsmittel 506 in Tabletten-, Pulver- oder Pastillenform kann in einem Umschlag oder einer Abdeckung 508 eingehüllt sein. Der Umschlag oder die Abdeckung 508 können beispielsweise aus Teflon hergestellt sein. Eine Kappe 506 paßt über eine Öffnung des Behälters 504.
Um den Behälter 504 und das Adsorptionsmittel 506 während des Versands und der Aufbewahrung zu schützen, kann der Behälter 504 in der Außentasche 502 abgedichtet sein. Die Außentasche 502 kann aus aluminisiertem oder anders metallisiertem Kunststoffilm hergestellt sein. Der Film kann aus einem thermoplastischen Material, wie aluminisiertem Polypropylen, Polyethylen und anderen hergestellt sein. Der Film schützt den adsobierenden Stoff 506 gegen vorzeitiges Aussetzen an die Atmosphäre, da die dünne Metallschicht wirksam gasundurchlässig ist.
Der Körper des Moduls 504 kann aus einem Metallgitter oder -sieb hergestellt sein, wie z. B. einem Metallgitter oder -sieb eines Waschsiebs oder Teesiebs. Der Körper kann auch aus einem porösen Hochtemperaturkunststoff oder einem festen Kunststoff wie PEEK Polyetheretherketon (von Vitrex Plc) oder RYTON Polypropylensulfid (von Phillips Petroleum Company) mit in dem Material gebildeten Löchern hergestellt sein. Jede andere Art von Behältern, die eine oder mehrere Öffnungen enthält, kann ebenfalls verwendet werden.
Beim Einsetzen in die Kanonenvorrichtung wird die Außentasche 502 geöffnet und der Behälter 504 zum Einsetzen in die Kanonenvorrichtung (Hohlträger oder Adapter) entfernt. Die Einsetzzeit ist wegen des Vorhandenseins des Umschlags 508 nicht kritisch. Wenn die Kanonenanordnung zugeschraubt wird, kann die Eindrückkappe 506 mit einem Satz scharfer Punkte den Umschlag 508 durchstechen, um das Wasserentzugsmittel 506 freizulegen. Alternativ kann die Abdeckung oder der Umschlag 508 abgelöst werden, um das Wasserentzugsmittel freizulegen. Die Abdeckung oder der Umschlag 508 können bei einer vorbestimmten Temperatur auch schmelzen oder verdampfen.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schützen von Sprengstoffkomponenten in verschiedenen Werkzeugen, wie Werkzeugen für die Verwendung in Bohrlöchern, sind beschrieben worden. Beispielsweise können die Werkzeuge Perforationskanonenstränge umfassen, die abgedichtete Kammern umfassen, in welchen korrodierende Gase (wie Wasserdampf und andere Gase) oder Flüssigkeiten sich ansammeln können. Das kann in Hohlladungskapseln, abgedichteten Hohlträgern von Kanonen, z. B., oder in Adapter, die Kanonen verbinden, auftreten. In jeder Perforationskanone enthalten übliche Sprengstoffkomponenten Hohlladungen und Zündleitungen. In Adaptern können Sprengstoffkomponenten Übertragungssprengstoffe enthalten, wie Geber- und Empfängerübertragungsladungen. Eine Ansammlung von korrodierenden Gasen kann die Leistungsfähigkeit oder Zuverlässigkeit der Sprengstoffkomponenten beschädigen oder verringern, was zu einer Fehlzündung führen kann. Auch eine Gefährdung kann durch das Vorhandensein der korrodierenden Gase hervorgerufen werden, da bestimmte Komponenten für eine versehentliche Detonation anfälliger sein können. Beispielsweise kann eine Zündleitung mit beschädigter Kunststoffhülle eingeklemmt werden, was zum Zünden der Zündleitung führen kann. Ein in Werkzeugen mit Sprengstoffkomponenten angeordneter adsorbierender Stoff verringert die Menge des sich ansammelnden korrodierenden Gases. Zudem kann die Zerfallsgeschwindigkeit der Sprengstoffe verringert werden, indem Wasserdampf und andere Gase adsorbiert werden, selbst bei relativ hohen Temperaturen. Dies verlängert die Stabilität der Sprengstoffe.
Bezugnehmend auf 7 zeigen die Diagramme 600 und 602 eine Verringerung der Zerfallsgeschwindigkeit, wenn Zeolit verwendet wird. Das Diagramm 600 gibt die Zerfallsgeschwindigkeit ohne Zeolit wieder, wenn die Temperatur steigt. Das Diagramm 602 gibt die Zerfallsgeschwindigkeit mit Zeolit wieder, wenn die Temperatur steigt.
Andere Bohrlochwerkzeuge, die Sprengstoffe enthalten können, umfassen Sprengköpfe, Setzwerkzeuge, in welchen ein Sprengstoffelement zur Aktivierung verwendet wird, versenkbare Stopfen, bei denen ein Sprengstoff zum Sprengen eines Stopfens verwendet wird, Werkzeuge mit Treibsätzen usw.
Bezugnehmend auf 10 enthält ein temperaturaktiviertes Modul 900 einen Behälter 904 mit einem adsorbierenden Stoff 902. Eine Kappe 906 ist am Behälter 904 befestigt, so daß eine hermetisch abgedichtete Kammer entsteht. Die Kappe 906 ist aus einem Material mit relativ niedriger Schmelztemperatur hergestellt, das bei einer vorbestimmten Temperatur (wie z. B. den Temperaturen im Bohrloch) wegschmilzt. In einer Ausführungsform kann die Kappe aus einem eutektischen Material gebildet sein. Ein Vorteil eines eutektischen Materials besteht darin, daß es bei Erreichen seiner Schmelztemperatur relativ schnell in flüssige Form übergeht, wobei ein ”blasiger” Zustand vermieden wird, bei dem eine Mischung aus Festkörper und Flüssigkeit vorhanden ist. Ein weiterer Vorteil eines eutektischen Materials besteht darin, daß eine niedrige Schmelztemperatur erreichbar ist.
Im Betrieb wird die Temperatur des Moduls 900 zum Aktivieren der Arbeit des adsorbierenden Stoffes erhöht, wie durch Herablassen in das Bohrloch, so daß die Kappe 906 wegschmilzt und der adsorbierende Stoff der Atmosphäre ausgesetzt wird. Das Modul 900 kann nahe einem Sprengstoff angeordnet werden. In einer alternativen Ausführungsform kann der gesamte Behälter aus dem Material mit niedriger Schmelztemperatur gebildet sein.
Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsformen Bezug genommen wurde auf Werkzeuge für eine Verwendung in Bohrlöchern können Verfahren und Vorrichtungen entsprechend weiterer Ausführungsformen mit Oberflächenwerkzeugen verwendet werden. Beispielsweise können derartige Oberflächenwerkzeuge Werkzeuge für Bergbauarbeiten umfassen, die Sprengstoffkomponenten tragen können. Sprengstoffe können ebenfalls in seismischen Werkzeugen vorhanden sein, wie Gerätschaften, die zum Erzeugen seismischer Wellen in den Erdschichten für eine seismische Erfassung verwendet werden. Andere Anwendungen sind in weiteren Ausführungsformen auch möglich. Jedes dieser Werkzeuge enthält, ob an der Oberfläche oder im Bohrloch, ein Element, um eine vordefinierte Arbeit durchzuführen, entweder an der Oberfläche oder im Bohrloch.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen offenbart worden ist, wird der Fachmann viele Änderungen und Variationen davon erkennen. Die angehängten Ansprüche sollen alle derartigen Änderungen und Variationen umfassen, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen.

Claims

Vorrichtung mit: einem Gehäuse, das ein Perforationswerkzeuggehäuse oder eine Hohlladungsgehäuse umfasst, und einem Sprengstoff in dem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul (302, 402, 900), das einen adsorbierenden Stoff (506, 902), der in dem Gehäuse und in der Nähe des Sprengstoffs angeordnet ist, um ein korrodierendes Fluid zu adsorbieren, beinhaltet, vorhanden ist, wobei der Sprengstoff außerhalb des Moduls (302, 402, 900) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) zum Entfernen einer wesentlichen Menge des korrodierenden Fluids aus dem Gehäuse ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) zum Adsorbieren von Wasserdampf ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) aus der Gruppe gewählt wird, die aus Aluminiumoxid, Aktivkohle, Kalziumaluminosilikat, Montmorillonittonporzellan, Silicagel, einem Molekularsieb und einem Metallsilikatmolekularsieb besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) ein Molekularsieb umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Molekularsieb auf Organosilikaten oder Organoaluminosilikaten basiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) ein Metallsilikatmolekularsieb umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Metallsilikatmolekularsieb Aluminophosphat umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) ein Wasserentzugsmittel enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) Natriumaluminiumsilikat enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) ein Ziolit enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) einer von mehreren Stoffen zum selektiven Adsorbieren eines vorbestimmten korrodierenden Fluids sein kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen Hohlkanonenträger umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen Adapter (404) zum Verbinden mehrerer Kanonen umfaßt und wobei der Sprengstoff einen oder mehrere Übertragungssprengstoffe (406, 410) umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Hohlladungskapsel, die das Gehäuse aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) zum Adsorbieren eines korrodierenden Fluids, das von einem oder mehren Elementen in dem Gehäuse emittiert wird, ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sprengstoff Teil einer Sprengstoffkomponente ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Hohlladung (216), einer Zündleitung (220) und einem Übertragungssprengstoff (406, 410) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse gegenüber einer Umgebung außerhalb des Gehäuses abgedichtet ist.
Perforationskanonenstrang (110) zur Verwendung in einem Bohrloch, mit: einer Sprengstoffkomponente und einem adsorbierenden Stoff (506, 902) in der Nähe der Sprengstoffkomponente zum Adsorbieren eines korrodierenden Fluids, um die Sprengstoffkomponente zu schützen, dadurch gekennzeichnet, dass ein den adsorbierenden Stoff (506, 902) beinhaltendes Modul (302, 402, 900) vorhanden ist, wobei die Sprengstoffkomponente außerhalb des Moduls (302, 402, 900) ist.
Perforationskanonenstrang (110) nach Anspruch 19, wobei die Sprengstoffkomponente ein Mitglied der Gruppe umfaßt, die aus einer Hohlladung (216), einer Zündleitung (220) und einem Übertragungssprengstoff (406, 410) besteht.
Perforationskanonenstrang (110) nach Anspruch 20, ferner umfassend mehrere Kanonen (112) und Zündleitungen (408, 412) in den Kanonen (112), wobei die Sprengstoffkomponente einen oder mehrere Übertragungssprengstoffe (406, 410) umfaßt, die ballistisch an die Zündleitungen (408, 412) gekoppelt sind.
Perforationskanonenstrang (110) nach Anspruch 19, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) ein Wasserentzugsmittel umfaßt.
Perforationskanonenstrang (110) nach Anspruch 19, wobei der adsorbierende Stoff (506, 902) aus der Gruppe gewählt wird, die aus Aluminiumoxid, Aktivkohle, Kalziumaluminosilikat, Montmorillonittonporzellan, Silicagel, einem Molekularsieb und einem Metallsilikatmolekularsieb besteht.
Verfahren zum Schützen eines Sprengstoffs in einer Hochtemperaturumgebung, bei dem: ein adsorbierender Stoff (506, 902), der bei einer Temperatur oberhalb von 60°C wirksam ist, in der Nähe des Sprengstoffs angeordnet wird, um ein korrodierendes Fluid zu adsorbieren, um den Sprengstoff zu schützen, gekennzeichnet dadurch, dass das Anordnen des adsorbierenden Stoffs (506, 902) ein Anordnen des adsorbierenden Stoffs (506, 902) in einem Behälter (504) umfasst, wobei der Sprengstoff außerhalb des Behälters (504) ist, und Vorsehen einer Anordnung umfassend den Sprengstoff, den Behälter (504) und den adsorbierenden Stoffs (506, 902) in einem Bohrloch.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Anordnen des adsorbierenden Stoffes (506, 902) ein Anordnen eines Stoffes umfaßt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Aktivkohle, Kalziumaluminosilikat, Montmorillonittonporzellan, Silicagel, einem Molekularsieb und einem Metallsilikatmolekularsieb besteht.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner umfassend Entfernen des Behälters (504) aus einer abgedichteten Tasche (502) vor Anordnen des Behälters (504).
Verfahren nach Anspruch 24, ferner umfassend Durchstechen einer Abdeckung (508) um den adsorbierenden Stoff (506, 902).
Verfahren nach Anspruch 27, ferner umfassend Auswählen eines adsorbierenden Stoffes (506, 902), der bei einer Temperatur oberhalb von 93°C wirksam ist.
Werkzeug zur Verwendung in einem Bohrloch mit einem Element zum Durchführen einer Arbeit im Bohrloch und einem Sprengstoff, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Module (302, 402, 900), die einen adsorbierenden Stoff (506, 902) zum Adsorbieren eines korrodierenden Fluids enthalten, vorhanden sind, wobei jedes der Module (302, 402, 900) einen Behälter (504) aufweist, in dem der adsorbierende Stoff (506, 902) angeordnet ist, wobei der Behälter (504) ein Mitglied aus einer Gruppe bestehend aus einem Metallsieb, einem Metallgitter und einem porösen Kunststoff umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 29, bei dem der Behälter (504) eine oder mehrere Öffnungen aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 29, ferner umfassend eine Tasche (502), in welcher der Behälter (504) zu Beginn aufbewahrt werden kann, wobei die Tasche (502) aus einem gasundurchlässigen Material gebildet ist.
Werkzeug nach Anspruch 31, bei dem das Material der Tasche (502) einen metallisierten Kunststoffilm umfaßt.
Werkzeug nach Anspruch 29, bei dem jedes der einen oder der mehreren Module (302, 402, 900) eine Abdeckung (508) für den adsorbierenden Stoff (506, 902) umfaßt.
Werkzeug nach Anspruch 33, bei dem der adsorbierende Stoff (506, 902) tabletten-, pulver- oder pastillenförmig ist.
Vorrichtung zur Verwendung in einem Bohrloch, mit einem schützenden Stoff, der zum Wechselwirken mit einem korrodierenden Fluid zum Verringern schädigender Einflüsse ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter (504, 904), der zumindest teilweise aus einem ersten Material hergestellt ist, das zum Schmelzen bei einer Temperatur im Bohrloch ausgestaltet ist, um den schützenden Stoff freizusetzen, vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei das erste Material ein eutektisches Material umfaßt.