WO1998038470A1 - Well boring with blasting agents - Google Patents

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WO1998038470A1
WO1998038470A1 PCT/EP1998/001081 EP9801081W WO9838470A1 WO 1998038470 A1 WO1998038470 A1 WO 1998038470A1 EP 9801081 W EP9801081 W EP 9801081W WO 9838470 A1 WO9838470 A1 WO 9838470A1
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WO
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perforation
ignition
switch
ignition line
signal combination
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Application number
PCT/EP1998/001081
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German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Rospek
Heinz Schäfer
Ulrich Steiner
Lothar JÄSCHE
Helmut Lechen
Steffen Witte
Original Assignee
Dynamit Nobel Gmbh Explosivstoff- Und Systemtechnik
Antares Datensysteme Gmbh
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Publication date
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Priority to NO994166A priority patent/NO994166L/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/04—Arrangements for ignition
    • F42D1/045—Arrangements for electric ignition
    • F42D1/05—Electric circuits for blasting
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/11—Perforators; Permeators
    • E21B43/116—Gun or shaped-charge perforators
    • E21B43/1185—Ignition systems

Definitions

  • the invention relates to a device for perforating walls of boreholes, in particular boreholes, which are used for oil or gas production.
  • Drill holes for oil production usually run through several vertically spaced oil-bearing layers. In order to work economically, all areas of the borehole that lie in the area of these oil-bearing layers are perforated. Since lowering the explosive charges to the desired perforation depths is a lengthy process, it is customary to use a plurality of ignition stages attached to one or more ignition lines, each of which has a detonator with the associated explosive charges.
  • the known systems work with mechanical switches for separating the individual ignition stages. The problem with these systems is that short circuits or undefined conditions can occur, which means that the blasting must be stopped and the ignition stage must be pulled out of the borehole again.
  • the invention has for its object to provide an explosive perforation device with improved activation and electrical isolation of the individual ignition stages.
  • the explosive perforation device has a plurality of perforation stages arranged one behind the other, which are electrically connected in series to an ignition line.
  • Each perforation level contains an addressable switch, which can be selectively activated by a signal combination on the ignition cable. In the idle state, the switch switches the ignition line through to the next perforation level. Only a two-pole ignition cable is used, in which the switches are arranged.
  • An ignition control unit which activates the individual perforation charges of a perforation stage, is separated from the ignition line in the idle state of the switch. In the working position of the switch, the ignition control device is connected to the ignition line, while the ignition line is interrupted to the next lower perforation level.
  • the explosive perforation device has the advantage that in the rest position of the switch, the downstream detonator electronics of the perforation stages are galvanically separated from the ignition line. Only when a perforation stage switch is activated by programming is the electronics of this addressed perforation stage connected to the ignition line, so that the ignition control device of the perforation stage is activated. After activating the ignition control device, it must be programmed with special digital signals in order to be able to address and ignite the perforation charges of this perforation level. If the ignition control device receives signals that do not meet the specification, the ignition control device must be reset by interrupting the voltage supply for 20 seconds. This double addressing makes a misfire very unlikely.
  • the ignition control device can be programmed such that the perforation charges of the perforation level in question only detonate after an adjustable delay time. This makes it possible to program the lowest perforation level and to activate the switch of the next higher perforation level within the delay time, so that the lowest perforation level is disconnected from the ignition line in order to prevent the next higher perforation level or the igniter from being detonated The perforation charges on the ignition cable are damaged.
  • each switch contains an individual address. When this address is received, this switch changes to the working position.
  • the address of the switch advantageously consists of eight digits. This address is transmitted serially on the ignition cable and stored in a shift register of the switch. This addressing of the switch increases the safety of the blast perforation direction, since each switch can be addressed selectively and any interference pulses on the ignition line do not lead to activation of the switch.
  • the object is achieved with the features of claim 5.
  • the perforation stages are electrically connected in series to the ignition line, and each perforation stage has an electronic switch with three switch positions, the switches being open in the idle state and brought into the position corresponding to the respective signal combination by one of two possible signal combinations on the ignition line become.
  • this alternative embodiment is identical to the embodiment according to claim 1.
  • the ignition control device can advantageously only be activated by a specific signal combination on the ignition line.
  • the signal combination has eight or more digits on the ignition line, this signal combination being compared with a signal combination stored in a shift register of the electronic switch.
  • the signal combination on the ignition line preferably consists of a specific number of pulses within a defined time window, the signal combination being compared with that stored in the switch electronics.
  • Fig. 2 shows the basic structure of an explosive perforation device
  • Fig. 3 shows the chronological sequence of a hole perforation.
  • a blast perforation device 10 hangs on an ignition line in the borehole 1.
  • the blast perforation device 10 has an upper perforation step 12 and a lower perforation step 13.
  • the lower perforation step 13 has already detonated and has perforated the borehole wall 2, so that the oil from the oil-bearing layer 4 can enter the borehole 1 and can be conveyed from there.
  • FIG. 2 shows the blasting perforation device 10 with the two perforation stages 12 and 13.
  • Each perforation stage has an electronic switch 14 arranged in the ignition line 11, which in its rest position connects the ignition line 11 to the next lower perforation stage. In the working position, the switch 14 disconnects the ignition line 11 and connects the upper end of the ignition line 11 to an ignition control device 15.
  • Radially connected to these are perforation charges 16 which are distributed circumferentially and one above the other.
  • the perforation charges are hollow charges 16 which act radially outwards and, when ignited, blow up round holes in the steel jacket of the tube 2, through which the oil can then penetrate into the tube 2.
  • the ignition control device 15 can be programmed so that a delay time is set. If the ignition control device 15 then receives an ignition signal, the shaped charges 16 only detonate after this delay time has elapsed.
  • the switch 14 has control electronics 17 and a switching element 18 which is actuated as a function of the control electronics 17. Once the switching element 18 has been actuated, it remains in the working position, even if the voltage supply is removed from the ignition line 11, e.g. B. if an ignition control device 15 must be reset after receiving a faulty signal.
  • Ignition line 11 only with an above-ground igniter, not shown here. is bound, but not with one of the ignition control devices 15.
  • the switch 14 of the lowest perforation level 13 becomes a specific address signal ASi addressed (time interval T).
  • the address signal AS is serially transmitted on the ignition line 11, which consists of two wires, as an 8-bit signal from the ignition device to the switches 14.
  • the electronics 17 of the switch 14 detects a bit change in the unipolar address signal AS when the signal voltage exceeds or falls below a value which corresponds to half the normal signal amplitude.
  • the individual bits are read into a shift register one after the other, the content of which is advanced with each bit change. After 8 bits have been read in, the content of the shift register is read out and compared with a permanently stored address assigned to the respective switch 14. If the two addresses are identical, the switching element 18 of the switch 14 is activated in a time interval T 2 , so that the ignition control device 15 of the lowest perforation level 13 is connected to the ignition line 11 and thus to the ignition device.
  • the ignition control device 15 is now programmed with a bipolar programming signal PS.
  • the programming signal PS consists of a first part, with which the ignition control device 15 is unlocked, and a second part, with which the delay time T v is programmed.
  • the programmed, freely selectable delay time T v is activated.
  • the switch 14 of the next higher perforation stage 12 is addressed (T), so that in an interval T 5 the ignition line 11 is opened by flipping this switch and is connected to the ignition control device of the perforation stage 12.
  • the bottom perforation stage 13 is thus completely separated from the ignition line 11.
  • the delay time T v is dimensioned such that within the delay time T v the switch 14 of the next higher perforation stage 12 can be activated with an address signal AS 2 , which differs from the address signal ASi, and a certain safety time (e.g. half of the Time interval T 6 ) is available.
  • the ignition control device 15 ignites all shaped charges 16 of the lowest perforation level 13.
  • the perforation level 12 which is now the lowest perforation level, becomes up to the height proceed to the next oil-bearing layer 4.
  • the sequence now repeats from time t 2 .

Abstract

The invention pertains to a well (1) boring method (10) involving the use of blasting agents, whereby drillings are made at various successive levels (12, 13), for each of which a plurality of blasting charges (16) are provided. To each level corresponds an addressable switch (14) which, when in a position of rest, powers on the ignition circuit (11) and, when in an operating position, isolates said ignition circuit to connect it to an ignition control device (15) for the corresponding boring level.

Description

Sprengperforationsvorrichtung für Bohrlöcher Blasting perforation device for boreholes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Perforation von Wänden von Bohrlöchern, insbesondere von Bohrlöchern, die zur Öl- oder Gasförderung genutzt werden.The invention relates to a device for perforating walls of boreholes, in particular boreholes, which are used for oil or gas production.
Zum Abbau von Ölvorkommen, die zum Beispiel unterhalb des Meeresbodens vorhanden sind, werden zunächst stirnseitig verschweißte Stahlrohre von der Wasseroberfläche bis auf den Meeresboden herabgelassen. Anschließend wird ein Loch in den Meeresboden vorgetrieben, wobei die Stahlrohre weiter vorgeschoben werden. Derartige Bohrlöcher können bis zu 4000 m tief sein. Um die Olvorräte ausbeuten zu können, muß die Stahlwand des Rohres in Höhe der Ölschichten perforiert werden, so daß das Öl in das Rohr gelangt und an die Oberfläche gefördert werden kann.In order to mine oil deposits, which are present, for example, below the seabed, welded steel pipes are first lowered from the water surface to the seabed. Then a hole is driven into the seabed, with the steel pipes being pushed further. Such boreholes can be up to 4000 m deep. In order to be able to exploit the oil reserves, the steel wall of the pipe must be perforated at the level of the oil layers so that the oil can get into the pipe and be conveyed to the surface.
Bohrlöcher zur Ölförderung verlaufen üblicherweise durch mehrere vertikal auseinan- derliegende ölführende Schichten. Um wirtschaftlich zu arbeiten, werden alle Bereiche des Bohrloches, die im Bereich dieser ölführenden Schichten liegen, perforiert. Da das Herablassen der Sprengladungen bis zu den gewünschten Perforationstiefen ein langwieriger Prozeß ist, ist es üblich, mehrere an einer oder mehreren Zündleitungen angebrachte Zündstufen, die jeweils einen Zünder mit den dazugehörigen Sprengla- düngen aufweisen, zu verwenden.Drill holes for oil production usually run through several vertically spaced oil-bearing layers. In order to work economically, all areas of the borehole that lie in the area of these oil-bearing layers are perforated. Since lowering the explosive charges to the desired perforation depths is a lengthy process, it is customary to use a plurality of ignition stages attached to one or more ignition lines, each of which has a detonator with the associated explosive charges.
Um sicherzustellen, daß bei Aktivierung einer Zündstufe die darüber angeordneten Zündstufen oder ein außerhalb des Bohrloches befindliches Zündgerät nicht durch Störsignale auf der Zündleitung beschädigt werden, muß die aktivierte Zündstufe vor der Detonation der jeweiligen Sprengladungen von der Zündleitung getrennt werden. Die bekannten Systeme arbeiten mit mechanischen Schaltern zur Trennung der einzelnen Zündstufen. Problematisch bei diesen Systemen ist, daß es zu Kurzschlüssen oder Undefinierten Zuständen kommen kann, was erfordert, daß die Sprengung abgebrochen wird und die Zündstufe wieder aus dem Bohrloch herausgezogen werden müssen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sprengperforationsvorrichtung mit verbesserter Aktivierung und elektrischer Trennung der einzelnen Zündstufen zu schaffen.In order to ensure that when an ignition stage is activated, the ignition stages arranged above it or an ignitor located outside the borehole are not damaged by interference signals on the ignition line, the activated ignition stage must be disconnected from the ignition line before the respective explosive charges are detonated. The known systems work with mechanical switches for separating the individual ignition stages. The problem with these systems is that short circuits or undefined conditions can occur, which means that the blasting must be stopped and the ignition stage must be pulled out of the borehole again. The invention has for its object to provide an explosive perforation device with improved activation and electrical isolation of the individual ignition stages.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 5 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1 or claim 5.
Die erfindungsgemäße Sprengperforationsvorrichtung der ersten Variante (Anspruch 1 ) weist mehrere hintereinander angeordnete Perforationsstufen auf, die elektrisch hintereinander an eine Zündleitung angeschlossen sind. Jede Perforationsstufe enthält einen adressierbaren Schalter, der jeweils durch eine Signalkombination auf der Zündleitung selektiv aktivierbar ist. Im Ruhezustand schaltet der Schalter die Zündleitung zur nächsten Perforationsstufe durch. Es wird nur eine zweipolige Zündleitung verwendet, in der die Schalter angeordnet sind. Eine Zündsteuereinheit, die die ein- zelnen Perforationsladungen einer Perforationsstufe aktiviert, ist in dem Ruhezustand des Schalters von der Zündleitung getrennt. In der Arbeitsstellung des Schalters ist die Zündsteuereinrichtung mit der Zündleitung verbunden, während die Zündleitung zu der nächst tieferen Perforationsstufe unterbrochen ist.The explosive perforation device according to the first variant (claim 1) has a plurality of perforation stages arranged one behind the other, which are electrically connected in series to an ignition line. Each perforation level contains an addressable switch, which can be selectively activated by a signal combination on the ignition cable. In the idle state, the switch switches the ignition line through to the next perforation level. Only a two-pole ignition cable is used, in which the switches are arranged. An ignition control unit, which activates the individual perforation charges of a perforation stage, is separated from the ignition line in the idle state of the switch. In the working position of the switch, the ignition control device is connected to the ignition line, while the ignition line is interrupted to the next lower perforation level.
Die erfindungsgemäße Sprengperforationsvorrichtung hat den Vorteil, daß in Ruhestellung der Schalter die nachgeschaltete Zünderelektronik der Perforationsstufen von der Zündleitung galvanisch abgetrennt ist. Erst bei durch Programmierung aktiviertem Schalter einer Perforationsstufe wird die Elektronik dieser adressierten Perforationsstufe mit der Zündleitung verbunden, so daß die Zündsteuereinrichtung der Perforati- onsstufe aktiviert ist. Nach Aktivieren der Zündsteuereinrichtung muß diese mit speziellen digitalen Signalen programmiert werden, um die Perforationsladungen dieser Perforationsstufe ansprechen und zünden zu können. Empfängt die Zündsteuereinrichtung Signale, die nicht die Spezifikation treffen, muß die Zündsteuereinrichtung zurückgesetzt werden, indem die Spannungsversorgung für 20 Sekunden unterbro- chen wird. Durch diese doppelte Adressierung ist eine Fehlzündung sehr unwahrscheinlich. Die Zündsteuereinrichtung kann derart programmiert werden, daß die Perforationsladungen der betreffenden Perforationsstufe erst nach einer einstellbaren Verzögerungszeit detonieren. Dies ermöglicht es, die unterste Perforationsstufe zu programmieren und innerhalb der Verzögerungszeit den Schalter der nächst höheren Perfora- tionsstufe zu aktivieren, so daß die unterste Perforationsstufe von der Zündleitung abgetrennt ist, um zu verhindern, daß die nächst höhere Perforationsstufe oder das Zündgerät durch bei Detonation der Perforationsladungen entstehende Störungen auf der Zündleitung beschädigt wird.The explosive perforation device according to the invention has the advantage that in the rest position of the switch, the downstream detonator electronics of the perforation stages are galvanically separated from the ignition line. Only when a perforation stage switch is activated by programming is the electronics of this addressed perforation stage connected to the ignition line, so that the ignition control device of the perforation stage is activated. After activating the ignition control device, it must be programmed with special digital signals in order to be able to address and ignite the perforation charges of this perforation level. If the ignition control device receives signals that do not meet the specification, the ignition control device must be reset by interrupting the voltage supply for 20 seconds. This double addressing makes a misfire very unlikely. The ignition control device can be programmed such that the perforation charges of the perforation level in question only detonate after an adjustable delay time. This makes it possible to program the lowest perforation level and to activate the switch of the next higher perforation level within the delay time, so that the lowest perforation level is disconnected from the ignition line in order to prevent the next higher perforation level or the igniter from being detonated The perforation charges on the ignition cable are damaged.
In bevorzugter Ausführung der Erfindung enthält jeder Schalter eine individuelle Adresse. Bei Erhalt dieser Adresse geht dieser Schalter in die Arbeitsstellung über. Vorteilhafterweise besteht die Adresse des Schalters aus acht Stellen. Diese Adresse wird seriell auf der Zündleitung übertragen und in einem Schieberegister des Schalters abgelegt. Durch diese Adressierung des Schalters wird die Sicherheit der Sprengperforationsrichtung erhöht, da jeder Schalter selektiv ansprechbar ist und eventuelle Störimpulse auf der Zündleitung nicht zu einer Aktivierung des Schalters führen.In a preferred embodiment of the invention, each switch contains an individual address. When this address is received, this switch changes to the working position. The address of the switch advantageously consists of eight digits. This address is transmitted serially on the ignition cable and stored in a shift register of the switch. This addressing of the switch increases the safety of the blast perforation direction, since each switch can be addressed selectively and any interference pulses on the ignition line do not lead to activation of the switch.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform wird die Aufgabe mit den Merkma- len des Anspruchs 5 gelöst.In an alternative preferred embodiment, the object is achieved with the features of claim 5.
Bei dieser Ausführungsform sind die Perforationsstufen elektrisch hintereinander an die Zündleitung angeschlossen, und jede Perforationsstufe weist einen elektronischen Schalter mit drei Schaltstellungen auf, wobei die Schalter im Ruhezustand geöffnet sind und durch eine von zwei möglichen Signalkombinationen auf der Zündleitung in die der jeweiligen Signalkombination entsprechende Stellung gebracht werden. Ansonsten ist diese alternative Ausführungsform mit der Ausführungsform gemäß Anspruch 1 identisch.In this embodiment, the perforation stages are electrically connected in series to the ignition line, and each perforation stage has an electronic switch with three switch positions, the switches being open in the idle state and brought into the position corresponding to the respective signal combination by one of two possible signal combinations on the ignition line become. Otherwise, this alternative embodiment is identical to the embodiment according to claim 1.
Dies bedeutet eine Anordnung von gleichen, hintereinander angeordneten elektronischen Schaltern, die mit einer bestimmten Signalkombination auf der Zündleitung von der Ruhestellung in die Position gebracht werden, in der der nächste Schalter mit der Zündleitung verbunden wird und die mit einer bestimmten anderen Signalkombination auf der Zündleitung von der Ruhestellung in die Position gebracht werden, in der die Zündsteuereinrichtung mit der Zündleitung verbunden wird, wobei eine einmal gewähl- te Schalterstellung arretiert und während eines Schaltzyklusses beibehalten wird und wobei die Schalter nach Abschalten der elektrischen Stromversorgung automatisch, nach einer kurzen Wartezeit, in die Ruhestellung zurückkehren.This means an arrangement of the same electronic switches arranged one behind the other, with a certain signal combination on the ignition line from the rest position in the position in which the next switch is connected to the ignition line and which are brought with a certain other signal combination on the ignition line from the rest position to the position in which the ignition control device is connected to the ignition line, one time the selected switch position is locked and maintained during a switching cycle, and the switches automatically return to the idle position after a short waiting time after the electrical power supply has been switched off.
Vorteilhafterweise kann die Zündsteuereinrichtung nur durch eine bestimmte Signal- kombination auf der Zündleitung aktiviert werden.The ignition control device can advantageously only be activated by a specific signal combination on the ignition line.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Signalkombination auf der Zündleitung acht oder mehr Stellen auf, wobei diese Signalkombination mit einer in einem Schieberegister des elektronischen Schalters abgelegten Signalkombination verglichen wird.In a further preferred embodiment, the signal combination has eight or more digits on the ignition line, this signal combination being compared with a signal combination stored in a shift register of the electronic switch.
Weiterhin besteht bevorzugt die Signalkombination auf der Zündleitung aus einer bestimmten Anzahl von Impulsen innerhalb eines definierten Zeitfensters, wobei die Signalkombination mit der in der Schalterelektronik abgelegten verglichen wird.Furthermore, the signal combination on the ignition line preferably consists of a specific number of pulses within a defined time window, the signal combination being compared with that stored in the switch electronics.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zei gen:The invention is described in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Bohrloch,1 shows a section through a borehole,
Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau einer Sprengperforationsvorrichtung, undFig. 2 shows the basic structure of an explosive perforation device, and
Fig. 3 den zeitlichen Ablauf einer Bohrlochperforation.Fig. 3 shows the chronological sequence of a hole perforation.
In Fig. 1 ist ein zur Ölförderung bestimmtes Bohrloch 1 gezeigt, das mit einem Stahlrohr 2 ausgekleidet ist. Das Bohrloch 1 verläuft durch Wasser 3 und durch darunter- liegende Bodenschichten. Ölführende Schichten 4 und Erdreich 5 wechseln sich ab. Eine Sprengperforationsvorrichtung 10 hängt an einer Zündleitung in dem Bohrloch 1. Die Sprengperforationsvorrichtung 10 weist eine obere Perforationsstufe 12 und eine untere Perforationsstufe 13 auf. Die untere Perforationsstufe 13 ist bereits detoniert und hat die Bohrlochwand 2 perforiert, so daß das Öl aus der ölführenden Schicht 4 in das Bohrloch 1 gelangt und von dort gefördert werden kann.1 shows a borehole 1 intended for oil production, which is lined with a steel tube 2. The borehole 1 runs through water 3 and through lying layers of soil. Oil-bearing layers 4 and soil 5 alternate. A blast perforation device 10 hangs on an ignition line in the borehole 1. The blast perforation device 10 has an upper perforation step 12 and a lower perforation step 13. The lower perforation step 13 has already detonated and has perforated the borehole wall 2, so that the oil from the oil-bearing layer 4 can enter the borehole 1 and can be conveyed from there.
Figur 2 zeigt die Sprengperforationsvorrichtung 10 mit den beiden Perforationsstufen 12 und 13. Jede Perforationsstufe weist einen in der Zündleitung 11 angeordneten elektronischen Schalter 14 auf, der in seiner Ruhestellung die Zündleitung 11 zu der nächst tieferen Perforationsstufe durchverbindet. In der Arbeitsstellung trennt der Schalter 14 die Zündleitung 11 auf und verbindet das obere Ende der Zündleitung 11 mit einer Zündsteuereinrichtung 15. An diese sind Perforationsladungen 16 radial angeschlossen, die umfänglich und übereinander verteilt sind. Die Perforationsladungen sind radial nach außen gerichtet wirkende Hohlladungen 16, die bei ihrer Zündung runde Löcher in den Stahlmantel des Rohres 2 sprengen, durch die anschließend das Öl in das Rohr 2 eindringen kann.FIG. 2 shows the blasting perforation device 10 with the two perforation stages 12 and 13. Each perforation stage has an electronic switch 14 arranged in the ignition line 11, which in its rest position connects the ignition line 11 to the next lower perforation stage. In the working position, the switch 14 disconnects the ignition line 11 and connects the upper end of the ignition line 11 to an ignition control device 15. Radially connected to these are perforation charges 16 which are distributed circumferentially and one above the other. The perforation charges are hollow charges 16 which act radially outwards and, when ignited, blow up round holes in the steel jacket of the tube 2, through which the oil can then penetrate into the tube 2.
Die Zündsteuereinrichtung 15 kann programmiert werden, so daß eine Verzögerungs- zeit eingestellt wird. Empfängt die Zündsteuereinrichtung 15 daraufhin ein Zündsignal, so detonieren die Hohlladungen 16 erst nach Ablauf dieser Verzögerungszeit.The ignition control device 15 can be programmed so that a delay time is set. If the ignition control device 15 then receives an ignition signal, the shaped charges 16 only detonate after this delay time has elapsed.
Der Schalter 14 weist eine Steuerelektronik 17 und ein in Abhängigkeit von der Steuerelektronik 17 betätigtes Schaltelement 18 auf. Wenn das Schaltelement 18 einmal betätigt wurde, verbleibt es in der Arbeitsstellung, auch wenn die Spannungsversorgung von der Zündleitung 11 weggenommen wird, z. B. wenn eine Zündsteuereinrichtung 15 nach Empfang eines fehlerhaften Signals zurückgesetzt werden muß.The switch 14 has control electronics 17 and a switching element 18 which is actuated as a function of the control electronics 17. Once the switching element 18 has been actuated, it remains in the working position, even if the voltage supply is removed from the ignition line 11, e.g. B. if an ignition control device 15 must be reset after receiving a faulty signal.
Anhand von Figur 3 wird nun die Durchführung einer Bohrlochperforation erklärt. Zu- nächst sind die Schalter 14 aller Perforationsstufen in Ruhestellung, so daß dieThe execution of a borehole perforation will now be explained with reference to FIG. 3. First, the switches 14 of all perforation levels are in the rest position, so that the
Zündleitung 11 nur mit einem hier nicht dargestellten oberirdischen Zündgerät ver- bunden ist, jedoch nicht mit einer der Zündsteuereinrichtungen 15. Nachdem die unterste Perforationsstufe 13 bis zu der Ölschicht 4 herabgelassen worden ist, in deren Bereich das Stahlrohr 2 des Bohrloches 1 perforiert werden soll, wird der Schalter 14 der untersten Perforationsstufe 13 mit einem spezifischen Adressignal ASi adressiert (Zeitintervall T ).Ignition line 11 only with an above-ground igniter, not shown here. is bound, but not with one of the ignition control devices 15. After the lowest perforation level 13 has been lowered down to the oil layer 4, in the area of which the steel tube 2 of the borehole 1 is to be perforated, the switch 14 of the lowest perforation level 13 becomes a specific address signal ASi addressed (time interval T).
Das Adressignal AS wird auf der Zündleitung 11 , die aus zwei Drähten besteht, seriell als 8 Bit-Signal von dem Zündgerät zu den Schaltern 14 übertragen. Die Elektronik 17 des Schalters 14 detektiert einen Bitwechsel des unipolaren Adressignals AS, wenn die Signalspannung einen Wert über- oder unterschreitet, der der Hälfte der normalen Signalamplitude entspricht. Die einzelnen Bits werden nacheinander in ein Schieberegister eingelesen, dessen Inhalt bei jedem Bitwechsel vorgeschoben wird. Nachdem 8 Bit eingelesen worden sind, wird der Inhalt des Schieberegisters ausgelesen und mit einer fest abgespeicherten dem jeweiligen Schalter 14 zugeordneten Adresse vergli- chen. Sind die beiden Adressen identisch, wird in einem Zeitintervall T2 das Schaltelement 18 des Schalters 14 aktiviert, so daß die Zündsteuereinrichtung 15 der untersten Perforationsstufe 13 mit der Zündleitung 11 und damit mit dem Zündgerät verbunden wird.The address signal AS is serially transmitted on the ignition line 11, which consists of two wires, as an 8-bit signal from the ignition device to the switches 14. The electronics 17 of the switch 14 detects a bit change in the unipolar address signal AS when the signal voltage exceeds or falls below a value which corresponds to half the normal signal amplitude. The individual bits are read into a shift register one after the other, the content of which is advanced with each bit change. After 8 bits have been read in, the content of the shift register is read out and compared with a permanently stored address assigned to the respective switch 14. If the two addresses are identical, the switching element 18 of the switch 14 is activated in a time interval T 2 , so that the ignition control device 15 of the lowest perforation level 13 is connected to the ignition line 11 and thus to the ignition device.
In einem Zeitintervall T3 wird nun mit einem bipolaren Programmiersignal PS die Zündsteuereinrichtung 15 programmiert. Das Programmiersignal PS besteht aus einem ersten Teil, mit dem die Zündsteuereinrichtung 15 entsichert wird, und einem zweiten Teil, mit dem die Verzögerungszeit Tv programmiert wird. Nach Erhalt eines Zündimpulses wird die einprogrammierte frei wählbare Verzögerungszeit Tv aktiviert. Innerhalb dieser Verzögerungszeit Tv wird der Schalter 14 der nächst höheren Perforationsstufe 12 adressiert (T ), so daß in einem Intervall T5 die Zündleitung 11 durch Umlegen dieses Schalters aufgetrennt wird und mit der Zündsteuereinrichtung der Perforationsstufe 12 verbunden wird. Somit ist die unterste Perforationsstufe 13 komplett von der Zündleitung 11 abgetrennt. Die Verzögerungszeit Tv ist derart bemessen, daß innerhalb der Verzögerungszeit Tv der Schalter 14 der nächst höheren Perforationsstufe 12 mit einem Adressignal AS2, das sich von dem Adressignal ASi unterscheidet, aktiviert werden kann und noch eine gewisse Sicherheitszeit, (z.B. die Hälfte des Zeitintervalls T6) vorhanden ist. Nach Ablauf der Verzögerungszeit T zündet die Zündsteuereinrichtung 15 sämtliche Hohlladungen 16 der untersten Perforationsstufe 13. Nach einer gewissen Wartezeit (z. B. die zweite Hälfte des Intervalls T6) wird die Perforationsstufe 12, die nunmehr die unterste Perforationsstufe ist, bis zu der Höhe der nächsten ölführenden Schicht 4 verfahren. Nun wiederholt sich der Ablauf ab dem Zeitpunkt t2. In a time interval T 3 , the ignition control device 15 is now programmed with a bipolar programming signal PS. The programming signal PS consists of a first part, with which the ignition control device 15 is unlocked, and a second part, with which the delay time T v is programmed. After receiving an ignition pulse, the programmed, freely selectable delay time T v is activated. Within this delay time T v , the switch 14 of the next higher perforation stage 12 is addressed (T), so that in an interval T 5 the ignition line 11 is opened by flipping this switch and is connected to the ignition control device of the perforation stage 12. The bottom perforation stage 13 is thus completely separated from the ignition line 11. The delay time T v is dimensioned such that within the delay time T v the switch 14 of the next higher perforation stage 12 can be activated with an address signal AS 2 , which differs from the address signal ASi, and a certain safety time (e.g. half of the Time interval T 6 ) is available. After the delay time T has elapsed, the ignition control device 15 ignites all shaped charges 16 of the lowest perforation level 13. After a certain waiting time (e.g. the second half of the interval T 6 ), the perforation level 12, which is now the lowest perforation level, becomes up to the height proceed to the next oil-bearing layer 4. The sequence now repeats from time t 2 .

Claims

Ansprüche Expectations
1. Sprengperforationsvorrichtung (10) für Bohrlöcher (1 ), insbesondere solche zur Öl- oder Gasförderung, mit mehreren hintereinander angeordneten Perforati- onsstufen (12,13), die jeweils mehrere verteilt angeordnete nach außen wirkende Perforationsladungen (16) aufweisen, und mit einer Zündleitung (11 ), die an ein Zündgerät zum Aktivieren der Perforationsvorrichtung (10) anschließbar ist, wobei die Perforationsstufen (12,13) elektrisch hintereinander an die Zündleitung (11 ) angeschlossen sind und jede Perforationsstufe (12,13) einen adressierba- ren Schalter (14) aufweist, der jeweils durch eine Signalkombination auf der1. Blasting perforation device (10) for boreholes (1), in particular those for oil or gas production, with a plurality of perforation stages (12, 13) arranged one behind the other, each having a plurality of perforation charges (16) arranged in a distributed manner, and with one Ignition line (11) which can be connected to an ignition device for activating the perforation device (10), the perforation stages (12, 13) being electrically connected in series to the ignition line (11) and each perforation stage (12, 13) having an addressable switch (14), which in each case by a signal combination on the
Zündleitung (11 ) selektiv aktivierbar ist, wobei jeder Schalter (14) im Ruhezustand die Zündleitung (11 ) zu der nächst folgenden Perforationsstufe durchschaltet, und wobei jede Perforationsstufe (12,13) eine eigene Zündsteuereinrichtung (15) enthält, die in der Arbeitsstellung des Schalters (14) der betreffenden Perfo- rationsstufe mit der Zündleitung verbunden ist.Ignition line (11) can be selectively activated, with each switch (14) switching through the ignition line (11) to the next perforation level in the idle state, and wherein each perforation level (12, 13) contains its own ignition control device (15), which in the working position of the Switch (14) of the relevant perforation level is connected to the ignition line.
2. Sprengperforationsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zündsteuereinrichtung (15) programmierbar ist, so daß die Perforationsladungen (16) mit einer Verzögerungszeit (T ) aktivierbar sind.2. explosive perforation device according to claim 1, characterized in that the ignition control device (15) is programmable, so that the perforation charges (16) can be activated with a delay time (T).
3. Sprengperforationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schalter (14) eine individuelle Adresse enthält und bei Erhalt dieser Adresse in die Arbeitsstellung übergeht.3. explosive perforation device according to claim 1 or 2, characterized in that each switch (14) contains an individual address and changes to the working position upon receipt of this address.
4. Sprengperforationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Adresse des Schalters (14) acht Stellen aufweist und daß die seriell auf der Zündleitung (11 ) übertragene Adresse in einem Schieberegister des Schalters (14) ablegbar und auslesbar ist.4. explosive perforation device according to claim 3, characterized in that the address of the switch (14) has eight digits and that the address transmitted serially on the ignition line (11) in a shift register of the switch (14) can be stored and read out.
5. Sprengperforationsvorrichtung (10) für Bohrlöcher (1 ), insbesondere solche zur Öl- und Gasförderung, mit mehreren hintereinander angeordneten Perforations- stufen (12, 13), die jeweils mehrere verteilt angeordnete, nach außen wirkende Perforationsladungen (16) aufweisen und mit einer Zündleitung (11 ), die an ein Zündgerät zum Aktivieren der Perforationsvorrichtung (10) anschließbar ist, wobei die Perforationsstufen (12, 13) elektrisch hintereinander an die Zündleitung (11) angeschlossen sind und jede Perforationsstufe (12, 13) einen elektrischen5. explosive perforation device (10) for boreholes (1), in particular those for oil and gas production, with a plurality of perforations arranged one behind the other stages (12, 13), each having a plurality of distributed perforation charges (16) arranged outwards and with an ignition line (11) which can be connected to an ignition device for activating the perforation device (10), the perforation stages (12, 13 ) are electrically connected in series to the ignition line (11) and each perforation stage (12, 13) has an electrical one
Schalter mit drei Schaltstellungen aufweist, wobei die Schalter im Ruhezustand geöffnet sind und durch eine von zwei möglichen Signalkombinationen auf der Zündleitung (11) in die der jeweiligen Signalkombination entsprechende Stellung gebracht werden und wobei jede Perforationsstufe (12, 13) eine eigene Zünd- Steuereinrichtung (15) enthält, die in der entsprechenden Arbeitsstellung desHas switch with three switch positions, the switches being open in the idle state and being brought into the position corresponding to the respective signal combination by one of two possible signal combinations on the ignition line (11) and each perforation stage (12, 13) having its own ignition control device ( 15), which in the corresponding working position of the
Schalters der betreffenden Perforationsstufe mit der Zündleitung (11) verbunden ist.Switch of the relevant perforation level is connected to the ignition line (11).
6. Sprengperforationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Zündsteuereinrichtung (15) nur durch eine bestimmte Signalkombination auf der Zündleitung (11 ) aktiviert werden kann.6. explosive perforation device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ignition control device (15) can only be activated by a certain signal combination on the ignition line (11).
7. Sprengperforationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalkombination auf der Zündleitung (11) acht oder mehr Stellen aufweist, wobei diese Signalkombination mit einer in einem Schieberegister des elektronischen Schalters abgelegten Signalkombination verglichen wird.7. explosive perforation device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the signal combination on the ignition line (11) has eight or more places, this signal combination being compared with a signal combination stored in a shift register of the electronic switch.
8. Sprengperforationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Signalkombination auf der Zündleitung (11) aus einer bestimmten Anzahl von Impulsen innerhalb eines definierten Zeitfensters besteht, wobei die Signalkombination mit der in der Schalterelektronik abgelegten Signalkombination verglichen wird. 8. Explosion perforation device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the signal combination on the ignition line (11) consists of a certain number of pulses within a defined time window, the signal combination being compared with the signal combination stored in the switch electronics.
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