Способ транспортировки и ориентации кумулятивных зарядов, ориентируемый корпусной перфоратор, способ перфорирования и ориентируемая перфораторная система

Способ транспортировки и ориентации кумулятивных зарядов, ориентируемый корпусной перфоратор, способ перфорирования и ориентируемая перфораторная система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к области перфорирования. Более конкретно, изобретение относится к устройствам и способам для облегчения транспортировки и ориентации перфорирующих устройств.

Пласты, через которые проходит скважина, в частности горизонтальная или сильно искривленная скважина, исследуют для определения наиболее выгодного направления перфорирования. Нужное направление может быть выбрано на основе оценки возможности выноса песка, на основе оценки давления и/или напряжения сдвига вышележащей мощной толщи или на основе оценки местоположения контрольных линий и/или другого скважинного оборудования и инструментов.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства и способа для ориентации корпусных перфораторов и для подтверждения достигнутой правильной ориентации.

Согласно изобретению создан способ транспортировки и ориентации кумулятивных зарядов, расположенных в зарядных трубках, при котором осуществляют эксцентрическое утяжеление одного или нескольких компонентов колонны корпусного перфоратора для ориентации кумулятивных зарядов в заданном направлении и транспортируют один или нескольких компонентов колонны перфоратора в скважине на инструментальной колонне, при этом между одним или несколькими компонентами колонны корпусного перфоратора и инструментальной колонной размещают переходник, имеющий колеса для облегчения транспортировки одного или нескольких компонентов колонны корпусного перфоратора в скважине и поворотный кожух для обеспечения возможности поворота одного или нескольких компонентов колонны корпусного перфоратора независимо от инструментальной колонны, определяют неравномерности изгибающего момента в одном или нескольких компонентах колонны корпусного перфоратора и компенсируют неравномерности изгибающего момента.

Один или несколько компонентов колонны корпусного перфоратора могут выбирать из кумулятивных зарядов, зарядных трубок и корпусов перфораторов.

Один или несколько компонентов колонны корпусного перфоратора можно утяжелять эксцентрически путем добавления дополнительного материала для изменения центра тяжести.

В одном или нескольких компонентах колонны корпусного перфоратора можно удалить материал для изменения центра тяжести.

Один или несколько компонентов колонны перфоратора можно утяжелять эксцентрически путем помещения одного или нескольких компонентов колонны перфоратора внутрь колонны перфоратора на место, где центр тяжести одного или нескольких компонентов колонны перфоратора удален от оси поворота колонны перфоратора.

Зарядные трубки можно выполнить поворотными или разрезными, имеющими множество сегментов, соединенных друг с другом с возможностью изгиба отдельных сегментов без разъединения.

Неравномерность изгибающего момента можно определять при изгибании одного или нескольких компонентов колонны корпусного перфоратора до угла искривления ствола скважины и измерения величины вращающего момента, необходимого для поворота одного или нескольких компонентов колонны перфоратора до желаемой ориентации при угле искривления.

Согласно изобретению создан ориентируемый корпусной перфоратор, присоединенный к инструментальной колонне, содержащий один или несколько компонентов колонны перфоратора, включающих один или несколько кумулятивных зарядов с оболочкой, размещенных в зарядной трубке, корпус перфоратора и переходник, расположенный между одним или несколькими компонентами колонны перфоратора и инструментальной колонной и имеющий роликовые колеса для облегчения транспортировки одного или нескольких компонентов колонны перфоратора в скважине и поворотный кожух для обеспечения возможности поворота одного или нескольких компонентов колонны перфоратора независимо от поворотного кожуха, причем по меньшей мере один или несколько компонентов колонны перфоратора эксцентрически утяжелены для ориентации кумулятивных зарядов в желаемом направлении, при этом центр тяжести оболочки кумулятивных зарядов смещен за счет ее формы.

К оболочке одного или нескольких кумулятивных зарядов могут быть присоединены грузы.

Один или несколько кумулятивных зарядов могут быть закреплены внутри зарядной трубки на месте, где центр тяжести одного или нескольких кумулятивных зарядов удален от оси поворота перфоратора.

Дополнительный материал может быть добавлен к корпусу перфоратора или из корпуса перфоратора может быть удален материал. Посредством удаления материала на поверхности корпуса перфоратора могут быть образованы круговые выемки.

Дополнительный материал может быть присоединен к зарядной трубке или с зарядной трубки может быть удален материал.

Зарядная трубка может быть выполнена в виде эксцентрически утяжеленной поворотной зарядной трубки. Поворотная зарядная трубка может иметь присоединенный маятниковый груз.

Поворотная зарядная трубка может иметь внутри ориентирующий груз, окружающий по меньшей мере часть одного или нескольких кумулятивных зарядов.

Корпус перфоратора может быть ориентирован относительно поворотной зарядной трубки посредством одного или нескольких грузов. Один или несколько грузов могут быть внешними по отношению к корпусу перфоратора.

Один или несколько грузов могут быть выполнены со скругленными концами, обеспечивающими возможность направления перфоратора через искривления скважины.

Зарядная трубка может быть выполнена в виде разрезной зарядной трубки, имеющей множество сегментов, соединенных друг с другом с возможностью изгиба отдельных сегментов без разъединения.

Корпус перфоратора может дополнительно содержать разрезную утяжеляющую прокладку, присоединенную к колонне перфоратора и имеющую множество сегментов, соединенных друг с другом с возможностью изгиба отдельных сегментов без разъединения.

Перфоратор может включать множество стреляющих перфораторов. Множество стреляющих перфораторов может быть присоединено друг к другу посредством корпуса с принудительным выравниванием.

Корпус с принудительным выравниванием может быть приспособлен исключать установочную ошибку, являющуюся следствием допусков на обработку и зазоров, имеющихся в перфораторах.

Согласно изобретению создан способ перфорирования, при котором отображают ствол скважины для исключения перфорирования выбранных скважинных компонентов, обеспечивают инструментальную колонну для транспортировки перфораторной системы в скважине, размещают переходник между инструментальной колонной и перфораторной системой для облегчения перемещения перфораторной системы в скважине, ориентируют перфораторную систему и подтверждают ориентацию перфораций, образованных взрывом пускового заряда, используя отметки, созданные на проверочной пластине перфораторной системы в результате взрыва.

Согласно изобретению создана ориентируемая перфораторная система, содержащая колонну перфоратора, выполненную с возможностью ориентации в скважине, инструментальную колонну, выполненную с возможностью транспортировки колонны перфоратора в скважине, переходник, расположенный между колонной перфоратора и инструментальной колонной и имеющий роликовые колеса для облегчения транспортировки инструментальной колонны в скважине, и поворотный кожух, выполненный с возможностью обеспечения поворота колонны перфоратора независимо от инструментальной колонны, и вертлюг, расположенный между колонной перфоратора и инструментальной колонной, обеспечивающий возможность поворота колонны перфоратора независимо от инструментальной колонны и имеющий по меньшей мере один упорный подшипник и опорный буферный элемент, приспособленный для ограничения нагрузки, прикладываемой к упорному подшипнику при приложении растягивающей нагрузки к вертлюгу. Опорный буферный элемент может быть выполнен в виде пружинного устройства или в виде щелевого цилиндра, способного прогибаться при большой нагрузке.

Далее приводится подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:

фиг.1 изображает поперечное сечение известного стреляющего перфоратора;

фиг.2 - поперечное сечение одного варианта осуществления настоящего изобретения с видоизмененной геометрией кумулятивного заряда;

фиг.3 - поперечное сечение другого варианта осуществления настоящего изобретения с видоизмененной геометрией кумулятивного заряда;

фиг.4 - поперечное сечение еще одного варианта осуществления настоящего изобретения с видоизмененной зарядной трубкой;

фиг.5 - поперечное сечение еще одного варианта осуществления настоящего изобретения с видоизмененной зарядной трубкой;

фиг.6 - поперечное сечение еще одного варианта осуществления настоящего изобретения с видоизмененным корпусом перфоратора;

фиг.7 - поперечное сечение еще одного варианта осуществления настоящего изобретения с видоизмененными корпусом перфоратора и зарядной трубкой;

фиг.8 - поперечное сечение еще одного варианта осуществления настоящего изобретения с видоизмененными кумулятивным зарядом и зарядной трубкой;

фиг.9 - вид варианта осуществления настоящего изобретения с утяжеленной поворотной зарядной трубкой;

фиг.10 - вид варианта осуществления настоящего изобретения с поворотной зарядной трубкой и нижними грузами;

фиг.11 - вид варианта осуществления настоящего изобретения, в котором зарядная трубка утяжелена вблизи кумулятивных зарядов;

фиг.12 - поперечное сечение варианта осуществления, показанного на фиг.11;

фиг.13 - перспективное изображение ориентирующего груза, показанного на фиг.11 и 12;

фиг.14 - перспективное изображение разрезной утяжеляющей прокладки в соответствии с настоящим изобретением согласно варианту осуществления;

фиг.15 - вид сверху разрезной утяжеляющей прокладки в соответствии с настоящим изобретением согласно варианту осуществления;

фиг.16 - вид сбоку разрезной утяжеляющей прокладки в соответствии с настоящим изобретением согласно варианту осуществления;

фиг.17 - перспективное изображение крышки для разрезной утяжеляющей прокладки согласно варианту осуществления;

фиг.18А-18С - виды соответственно сверху, сбоку и с торца фасонного груза для разрезной утяжеляющей прокладки, согласно варианту осуществления;

фиг.19 - вид сверху разрезной зарядной трубки в соответствии с настоящим изобретением согласно варианту осуществления;

фиг.20 - вид сверху разрезной зарядной трубки в соответствии с настоящим изобретением согласно варианту осуществления;

фиг.21 - перспективное изображение разрезной зарядной трубки в соответствии с настоящим изобретением согласно варианту осуществления;

фиг.22 - перспективное изображение узла для измерения характеристики вращающего момента при изгибе;

фиг.23 - график зависимости вращающего момента от угла поворота;

фиг.24 - перспективное изображение корпуса с принудительным выравниванием в соответствии с настоящим изобретением согласно варианту осуществления;

фиг.25 - перспективное изображение держателя для корпуса с принудительным выравниванием, согласно варианту осуществления;

фиг.26 - перспективное изображение упорного кольца для корпуса с принудительным выравниванием согласно варианту осуществления;

фиг.27 - вид сбоку упорного кольца для корпуса с принудительным выравниванием согласно варианту осуществления;

фиг.28 - перспективное изображение пружинного кольца для корпуса с принудительным выравниванием согласно варианту осуществления;

фиг.29 - вид сбоку пружинного кольца для корпуса с принудительным выравниванием согласно альтернативному варианту осуществления;

фиг.30 - вид сверху пружинного кольца для корпуса с принудительным выравниванием согласно альтернативному варианту осуществления;

фиг.31 - перспективное изображение вырезанной части пружинного кольца согласно альтернативному варианту осуществления;

фиг.32 - перспективное изображение стопорного кольца для корпуса с принудительным выравниванием согласно варианту осуществления;

фиг.33 - схематичный вид сверху типовой конфигурации обсадная колонна/контрольная линия с показом относительного азимута и направления перфорирования;

фиг.34 - схематичный вид сбоку варианта осуществления настоящего изобретения, снабженного роликовым переходником, предназначенным для облегчения транспортировки колонны перфоратора;

фиг.35 - перспективное изображение роликового переходника в соответствии с настоящим изобретением, согласно варианту осуществления;

фиг.36 - вид с местным разрезом роликового переходника в соответствии с настоящим изобретением согласно варианту осуществления;

фиг.37 - поперечное сечение роликового переходника в соответствии с настоящим изобретением, сделанное по линии 37-37 на фиг.36, согласно варианту осуществления;

фиг.38 - вид варианта осуществления настоящего изобретения, снабженного вертлюгом с устройством для разобщения опорных поверхностей, показанным в ненагруженном состоянии;

фиг.39 - вид варианта осуществления настоящего изобретения, снабженного вертлюгом с устройством для разобщения опорных поверхностей, показанным в нагруженном состоянии;

фиг.40 - вид сбоку опорного буферного элемента, используемого в вертлюге, снабженном устройством для разобщения опорных поверхностей, согласно варианту осуществления;

фиг.41 - схематичное поперечное сечение опорного буферного элемента по линии 41-41 на фиг.40;

фиг.42 - вид сбоку устройства для подтверждения в соответствии с настоящим изобретением согласно варианту осуществления;

фиг.43 - увеличенный вид сбоку устройства для подтверждения, показанного на фиг.42;

фиг.44 - поперечное сечение устройства для подтверждения, показанного на фиг.42;

фиг.45А и 45В - виды устройства для подтверждения в соответствии с настоящим изобретением согласно другому варианту осуществления;

фиг.46 - вид устройства для подтверждения в соответствии с настоящим изобретением согласно еще одному варианту осуществления;

фиг.47 - вид устройства для подтверждения в соответствии с настоящим изобретением согласно еще одному варианту осуществления;

фиг.48 - вид устройства для подтверждения в соответствии с настоящим изобретением согласно еще одному варианту осуществления;

фиг.49 - вид устройства для подтверждения в соответствии с настоящим изобретением согласно еще одному варианту осуществления;

фиг.50А и 50В - виды устройства для подтверждения в соответствии с настоящим изобретением согласно еще одному варианту осуществления;

фиг.51А и 51В - виды устройства для подтверждения в соответствии с настоящим изобретением согласно еще одному варианту осуществления.

Однако следует отметить, что приложенные чертежи иллюстрируют только типичные варианты осуществления этого изобретения и поэтому не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, поскольку для изобретения могут допускаться другие, равным образом эффективные варианты осуществления.

На фиг.1 показан известный корпусной (стреляющий) перфоратор. Известный стреляющий перфоратор 1 содержит кумулятивный заряд 10, зарядную трубку 12, корпус 14 перфоратора и детонирующий шнур 16. Показанный перфоратор 1 также имеет круговую выемку 18, выполненную в корпусе 14 перфоратора и согласованную с расположением кумулятивного заряда 10. Хотя показанный известный стреляющий перфоратор 1 представляет собой перфоратор с круговой выемкой, важно отметить, что настоящее изобретение равным образом применимо к перфораторам с гладкой стенкой.

На фиг.2 показан один вариант осуществления настоящего изобретения, где геометрия оболочки кумулятивного заряда 10 видоизменена так, что распределение массы создает вращающий момент, достаточный для ориентации перфоратора 1. Как показано на фиг.2, оболочка кумулятивного заряда 10 снабжена дополнительным материалом 10а, расположенным в задней или нижней части оболочки заряда 10, предназначенным для образования эксцентрической массы, перемещающей центр тяжести от оси перфоратора. В такой конструкции обеспечивается ориентация заряда 10 для выстрела вверх. Отметим, что дополнительный материал или груз 10а может быть выполнен за одно целое с кумулятивным зарядом 10 или добавлен к нему в виде отдельного компонента, например, в виде груза, прикрепленного к кумулятивному заряду 10.

На фиг.3 показан другой вариант осуществления настоящего изобретения, где геометрия оболочки кумулятивного заряда 10 видоизменена. В этом варианте дополнительный материал 10а размещен на передней или выходной части оболочки заряда 10. В такой конструкции обеспечивается ориентация заряда 10 вниз. Как рассматривалось со ссылкой на фиг.2, дополнительный материал или груз 10а может быть выполнен за одно целое с кумулятивным зарядом 10 или добавлен к нему как отдельный компонент.

Отметим, что в альтернативных вариантах осуществления оболочка заряда 10 также может быть расположена таким образом, что центр тяжести будет дополнительно удален от оси вращения.

При размещении большого количества зарядов 10, видоизмененных способом, описанным со ссылкой на фиг.2 или 3, действие эксцентриситета многократно усиливается, вследствие чего можно создавать значительный ориентирующий вращающий момент. Например, при изменении геометрии задней части оболочки заряда PJ2906, производимого Schlumberger Technology Corporation, можно добавить 48 г дополнительного материала на каждый заряд. В случае 200-футового перфоратора создается дополнительный вращающий момент 68 дюймов·фунт. Эта величина вращающего момента, приведенная в качестве примера, на 40% больше по сравнению со случаем применения 7-футовой утяжеляющей прокладки, когда в качестве материала утяжелителя используют сталь. Кроме того, в перфораторе с применением видоизмененного кумулятивного заряда 10 согласно настоящему изобретению лучше используется пространство и обеспечивается экономия пространства.

На фиг.4 показан еще один вариант осуществления настоящего изобретения, в котором зарядная трубка 12 видоизменена для получения необходимого вращающего момента. Например, зарядная трубка 12 может быть снабжена большим количеством материала на одной стороне трубки 12, чем на другой. Как показано на фиг.4, зарядная трубка 12 снабжена большим количеством материала 12а на нижней стороне (то есть на стороне, которая предполагается находящейся внизу во время взрывания). Поэтому зарядная трубка 12 имеет эксцентрический баланс массы, то есть имеет центр тяжести, который смещен от оси вращения. Вследствие этого сила тяжести будет вызывать поворот зарядной трубки 12 и создавать предпочтительную ориентацию.

В варианте осуществления из фиг.5 из зарядной трубки 12 материал 12b удален с одной стороны кумулятивного заряда 10, чтобы получить другую ориентацию по сравнению с ориентацией, создаваемой в варианте осуществления из фиг.4. В варианте осуществления из фиг.5 зарядная трубка 12 имеет центр тяжести, смещенный от оси вращения, что приводит к ориентации кумулятивного заряда 10 в горизонтальном направлении.

На фиг.6 показан вариант осуществления настоящего изобретения, в котором корпус 14 перфоратора видоизменен аналогичным образом. Корпус 14 перфоратора может быть снабжен круговыми выемками или утонченными участками 18 на одной стороне корпуса 14 перфоратора, так что сам корпус 14 будет в определенной степени обеспечивать предпочтительную ориентацию. В корпусе 14 перфоратора, показанном на фиг.6, имеется несколько круговых выемок 18, выполненных в его верхней части. Поэтому корпус имеет центр тяжести, который смещен от оси вращения, а сила тяжести будет вызывать поворот корпуса 14 перфоратора и обеспечивать предпочтительную ориентацию.

Признаки, описанные со ссылками на фиг. со 2 по 6, могут сочетаться для улучшения ориентации или могут использоваться отдельно. Например, как показано на фиг.7, в перфораторе 1 могут использоваться видоизмененный корпус 14 перфоратора и видоизмененная зарядная трубка 12 вместе с обычными зарядами 10. В другом варианте, показанном на фиг.8, видоизмененные заряды 10 сочетаются с видоизмененной зарядной трубкой 12 и с обычным корпусом 14 перфоратора. Приведенные выше варианты являются иллюстративными и не подразумеваются ограничивающими возможные сочетания, находящиеся в рамках объема настоящего изобретения.

Перфоратор 1 согласно настоящему изобретению может включать несколько видоизмененных зарядов 10 и несколько зарядов, которые не видоизменены, или обычных. В одном из многих возможных вариантов заряды 10 перфоратора 1, ориентированные в первом направлении, являются эксцентрическими и видоизмененными (то есть имеющими центр тяжести, который смещен от оси вращения), тогда как заряды, ориентированные в другом направлении, выполнены обычными. В другом варианте осуществления заряды 10 в перфораторе 1 образуют фазирующую компоновку, обеспечивающую ориентацию в пределах 0-180°.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.9, стреляющий перфоратор 1 снабжен кумулятивными зарядами 10, расположенными в зарядной трубке 12, которая может поворачиваться внутри корпуса 14 перфоратора. В дополнение к кумулятивным зарядам 10 зарядная трубка 12 снабжена грузом 20, который побуждает поворотную зарядную трубку 12 поворачиваться для обеспечения заданной ориентации (на фиг.9 вниз).

В приведенном варианте груз 20 представляет собой полукруговой груз. Однако другие конфигурации находятся в рамках объема изобретения. Кроме того, груз 20 может быть различных видов и конфигураций, например, полым контейнером, заполненным материалом с высокой плотностью, или почти сплошным металлическим бруском.

В случае стреляющих перфораторов с гладкой стенкой нет необходимости в дополнительном совмещении, поскольку корпус 14 перфоратора имеет равномерную толщину по окружности. Аналогично, в случае стреляющего перфоратора 1, имеющего выточенные канавки по окружности корпуса 14 перфоратора на каждом интервале кумулятивного заряда, дополнительное совмещение перфоратора 1 не требуется. В случае стреляющего перфоратора 1 с круговыми выемками, показанного на фиг.9, корпус 14 перфоратора должен быть ориентирован до совмещения с кумулятивными зарядами 10 так, чтобы кумулятивные заряды 10 перфорировали через круговые выемки 18. В варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.10, предусмотрена ориентация корпуса 14 перфоратора. Как показано, корпус 14 перфоратора опускают в скважину 22 с помощью спусковой колонны 24. Между корпусом 14 перфоратора и спусковой колонной 24 расположен вертлюг 26 для обеспечения при необходимости возможности поворота корпуса 14. К нижнему концу корпуса 14 прикреплены один или несколько грузов, обеспечивающих такой поворот корпуса 14, что круговые выемки 18 оказываются обращенными вниз.

В варианте осуществления, показанном на фиг.10, предусмотрены средний груз 28 и нижний груз 30. Средний груз 28 снабжен резьбой перфоратора на верхнем конце и резьбой перфоратора на нижнем конце для закрепления дополнительных грузов. Нижний груз 30 снабжен скругленным нижним концом 30а для облегчения направления колонны 24 в головке колонны-хвостовика и возле углов в сильно искривленных или в горизонтальных скважинах. Поскольку средний груз 28 и нижний груз 30 подвергаются воздействию среды скважины, они могут быть изготовлены из термообработанной стали для сохранения их при спуске в скважину и подъеме.

Должно быть понятно, что в варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.10 в качестве примера, могут быть использованы многочисленные сочетания грузов. Например, в зависимости от необходимой ориентирующей массы можно использовать то или иное количество средних грузов 28. Кроме того, в зависимости от применения может отсутствовать необходимость в каких-либо средних грузах 28. На фиг.11 показан еще один вариант осуществления настоящего изобретения, в котором зарядная трубка 12 утяжелена вблизи кумулятивных зарядов 10. Стреляющий перфоратор 1 представляет собой перфоратор 1 с гладкой стенкой, снабженный поворотной зарядной трубкой 12. Однако этот вариант осуществления также может быть использован с неподвижной зарядной трубкой 12, если весь стреляющий перфоратор 1 выполнен поворотным. Путем окружения части кумулятивного заряда 10 ориентирующим грузом 32 исключается необходимость в дополнительном отрезке, добавляемом к колонне.

На фиг.12 и 13 показан вариант осуществления стреляющего перфоратора 1, снабженного зарядной трубкой 12, утяжеленной возле кумулятивных зарядов 10. На фиг.12 представлен поперечный разрез стреляющего перфоратора 1, тогда как на фиг.13 представлено перспективное изображение ориентирующего груза 32. Как показано, ориентирующий груз 32 выполнен такой формы и расположен так, что зарядная трубка 12 и кумулятивный заряд 10 ориентируются в горизонтальной плоскости. Вырезы 32а в ориентирующем грузе 32 согласованы с конфигурацией кумулятивных зарядов 10 так, что ориентирующий груз 32 не взаимодействует ни с зарядами 10, ни с детонирующим шнуром 16.

Хотя в приведенных выше вариантах показано использование ориентирующего груза 32 для перфорирования в горизонтальной плоскости, должно быть понятно, что ориентирующий груз 32 может быть выполнен с обеспечением возможности ориентации в любой желаемой плоскости. В еще одном варианте осуществления, показанном на фиг.14-18, предусмотрена разрезная утяжеляющая прокладка 40, предназначенная для обеспечения точной ориентации стреляющего перфоратора на всем протяжении криволинейной траектории ствола скважины. Как показано, разрезная утяжеляющая прокладка 40 представляет собой полукруговую прокладочную трубу 42, которая расположена внутри полого корпуса 14 перфоратора (показанного на фиг.14 пунктирными линиями). Однако в альтернативных вариантах осуществления поворотная утяжеляющая прокладка 40 может иметь любую другую форму.

Прокладочная труба 42 имеет большое количество криволинейных вырезов 44 лабиринтного типа, разнесенных по ее длине. Вырезы 44 проходят по окружности трубы 42 таким образом, что прокладочная труба 42 оказывается разделенной на отдельные сегменты 46 без возможности отделения сегментов 46 друг от друга. Вырезы 44 обеспечивают возможность небольшого изгиба прокладочной трубы 42 возле каждого выреза 44 без утраты конструктивных характеристик и основной функции (то есть возможности ориентации колонны перфоратора в правильном направлении). На каждом конце прокладочной трубы 42 сегменты 46 прикреплены к центровочным пластинам 48, которые используются для прикрепления поворотной утяжеляющей прокладки 40 к корпусу 14 перфоратора или к колонне перфоратора.

Внутри каждого сегмента 46 находится груз 50 соответствующей формы (лучше всего показанный на фиг.18А-18С). Грузы 50 ориентируют прокладку 40 и, следовательно, колонну перфоратора в желаемом направлении. В показанном варианте осуществления, в котором прокладочная труба 42 имеет полукруговую форму, груз 50 также может иметь полукруговую форму, которая позволяет хорошо размещать его внутри каждого сегмента 46. Однако грузы любых других форм и видов находятся в рамках объема изобретения. Каждый сегмент 46 также может включать на каждом конце концевую пластину 56 для предотвращения осевого перемещения груза 50 внутри прокладочной трубы 42. Как показано на фиг.14, 15 и 17, к каждому сегменту 46 прикреплена крышка 52, закрывающая и защищающая в нем груз 50.

Крышка может быть присоединена к соответствующему ей сегменту 46, например, посредством язычков 54, защелкивающихся в сегментах 46. Каждая крышка 52 также снабжена частично вырезанными язычками 58, которые могут быть отогнуты от крышки 52. Каждый язычок 58 имеет сквозное отверстие 60 для размещения детонирующего шнура (непоказанного). Когда колонна перфоратора собрана, язычки 58 могут быть отогнуты от крышки 52, а детонирующий шнур может быть пропущен сквозь каждое отверстие 60 с закреплением детонирующего шнура внутри прокладки 40.

Разрезная утяжеляющая прокладка 40 не имеет предпочтительного направления жесткости при изгибе. Она во всех направлениях имеет одинаковые значения жесткости или сопротивления изгибу или изгибающего момента инерции. Однако, хотя колонне перфоратора будет сообщаться гравитационный корректирующий вращающий момент, когда колонна перфоратора не ориентирована в желаемом направлении, разрезная утяжеляющая прокладка 40 не будет отворачивать перфоратор от предполагаемого предпочтительного гравитационного направления, когда прокладочный узел изгибается в непрямолинейном стволе скважины (то есть когда изгиб не происходит в плоскости 6 или 12 часов). Поэтому путем изготовления таким способом прокладочной трубы 42 сегменты 46 остаются жесткими, хотя прокладочная труба 42 в целом может быть изогнута в любом направлении без сопротивления. Количество и длину сегментов 46 и ширину вырезов 44 выбирают так, чтобы обеспечить соответствующий радиус изгиба. Таким образом, перфоратор может проходить по криволинейному стволу скважины без опасения, что прокладочная труба 42 будет неправильно ориентировать колонну перфоратора.

На фиг.19-21 показан вариант осуществления разрезной зарядной трубки 70, в конструкцию которой положены принципы, использованные в разрезной утяжеляющей прокладке 40, описанной выше. Разрезная зарядная трубка 70, которая расположена внутри полого корпуса 14 перфоратора (показанного на фиг.19 пунктирными линиями), имеет большое количество криволинейных вырезов 72 лабиринтного типа, разнесенных по ее длине. Вырезы 72 простираются по окружности зарядной трубки 70 таким путем, что разрезают трубку 70 на отдельные сегменты 74 без возможности отделения сегментов 74 друг от друга. Вырезы 72 обеспечивают возможность небольшого изгиба зарядной трубки 70 возле каждого выреза 72 без утраты конструктивных характеристик и основной функции (то есть удержания кумулятивных зарядов в правильном положении внутри корпуса 14 перфоратора). На каждом конце зарядной трубки 70 сегменты 74 прикреплены к концевым пластинам 76, которые используются для присоединения разрезной зарядной трубки 70 к колонне перфоратора.

Каждый сегмент 74 может иметь большое количество отверстий 78 для размещения кумулятивных зарядов (непоказанных). Для содействия закреплению кумулятивных зарядов на месте также могут иметься язычки 80. Кроме того, для размещения заднего конца соответствующего кумулятивного заряда напротив каждого отверстия 78 может быть выполнено противолежащее отверстие 82. Путем изготовления таким способом зарядной трубки 70 отдельные сегменты 74 остаются жесткими, хотя зарядная трубка 70 в целом может быть изогнута в любом направлении без сопротивления. Количество и длину сегментов 74 и ширину вырезов 72 выбирают так, чтобы обеспечить соответствующий радиус изгиба. Таким образом, перфоратор может проходить по криволинейному стволу скважины без опасения, что зарядная трубка 70 будет неправильно ориентировать колонну перфоратора.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу компенсации неравномерности изгибающего момента в компонентах колонны перфоратора (то есть в корпусах перфоратора, прокладках перфоратора и в утяжеленных кожухах). В этом варианте осуществления отрезок исходного материала компонента перфоратора изгибают до получения кривизны, совпадающей с кривизной при изгибе, которому он может подвергаться в криволинейной скважине. Во время изгибания материала его поворачивают вокруг продольной оси. Величину вращающего момента, необходимого для осуществления поворота, измеряют в зависимости от угла поворота между опорным «нулем» и 360°. Такие измерения могут быть выполнены при использовании устройства для измерения «характеристики вращающего момента при изгибе», показанного на фиг.22. На фиг.23 представлен график зависимости требуемого вращающего момента от угла поворота. График иллюстрирует неравномерность изгибающего момента инерции для компонентов колонны перфоратора. «Статическое» или начальное положение характеризуется как место, где кривая зависимости вращающего момента от поворота переходит через нулевое значение вращающего момента. Используя данные, идентифицируют «оптимальное угловое положение». Это оптимальное угловое положение, называемое «нулевым углом вращающего момента при изгибе», представляет собой угол, при котором компонент будет сам активно ориентироваться вдоль внутренней криволинейной поверхности обсадной колонны криволинейной скважины.

При заранее известной траектории ствола скважины и известном «угле изгиба» корпусы перфораторов, прокладки перфораторов и кожухи утяжеленных прокладок могут быть выполнены таким образом, что они будут активно ориентировать колонну перфоратора в нужном направлении. Корпусы перфораторов, прокладки перфораторов и кожухи утяжеленных прокладок, в отношении которых известно или планируется, что они должны быть размещены в изогнутой части скважины, могут быть изготовлены имеющими нулевой угол вращающего момента при изгибе, совпадающий с углом изгиба криволинейного ствола скважины. Величина вращающего момента, создаваемого или получаемого при активной ориентации, также может быть определена на основании характеристики исходного материала при испытаниях материала на вращающий момент при изгибе. Эта величина будет меняться в зависимости от индивидуальных особенностей отрезка исходного материала, степени изгиба и протяженности изогнутой части ствола скважины. Чем длиннее изогнутая часть ствола скважины, тем большим получается активный ориентирующий вращающий момент. При большем угле изгиба ствола скважины можно получить больший активный ориентирующий вращающий момент. Наконец, чем больше величина вращающего момента, необходимого для поворота отрезка исходного материала в течение одного оборота, определяемого во время измерения характеристики вращающего момента при изгибе, тем большим получается активный ориентирующий вращающий момент.

Еще один вариант настоящего изобретения относится к корпусу с принудительным выравниванием, в котором исключается установочная ошибка в последующих колоннах перфоратора, которая существует вследствие допусков на обработку и зазоров. Другими словами, использование корпуса 90 с принудительным выравниванием, показанного на фиг.24-32, гарантирует, что дополнительные колонны перфоратора, прикрепленные к первой ориентируемой колонне перфоратора, сохранят ориентацию первой колонны.

Сначала обратимся к фиг.24, где корпус 90 с принудительным выравниванием содержит переходник 92, упорное кольцо 94, пружинное кольцо 96 и стопорное кольцо 98. Как показано, корпус 90 с принудительным выравниванием находится в соединении со вторым корпусом 100 с принудительным выравниванием и со скважинным инструментом 102, таким как корпус дополнительного стреляющего перфоратора. Корпус 90 с принудительным выравниванием с успехом может быть использован для присоединения любого числа компонентов скважинной колонны, инструментов и элементов скважинного оборудования. На фиг.25 показано перспективное изображение переходника 92 корпуса 90 с принудительным выравниванием согласно варианту осуществления. В показанном варианте осуществления оба конца 104, 106 переходника 92 могут быть использованы для принудительного выравнивания соседних компонентов. В альтернативных вариантах осуществления один конец переходника 92 может быть выполнен за одно целое с одним из соседних компонентов или может быть прикреплен к соседнему компоненту обычным образом, например, с помощью резьбы.

Переходник 92 имеет заплечик 108, снабженный резьбой 110. Вблизи резьбы 110 имеется большое количество установочных отверстий 112 под винт. Установочные отверстия 112 под винт расположены по окружности переходника 92. Поверхность 114 переходника дополнительно снабжена большим количеством клиновых шпонок 116, которые выступают от поверхности 114 переходника. Клиновые шпонки 116 имеют скошенные боковые поверхности 118. В показанном варианте осуществления клиновые шпонки 116 выполнены прямоугольными. Однако в альтернативных вариантах осуществления клиновые шпонки 116 могут иметь любую правильную или неправильную форму.