Перфоратор кумулятивный однократного применения

Перфоратор кумулятивный однократного применения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технике прострелочно-взрывных работ (ПВР) в скважине и может быть использовано для вторичного вскрытия прискважинной зоны продуктивного пласта.

Известен кумулятивный перфоратор для скважины (№2241115, МПК⁷ Е21В 43/117), включающий каркас из стержней в количестве более двух, установленных по длине устройства, кумулятивные заряды, рассредоточенные в виде гирлянды, размещенные в каркасе и/или на каркасе и выполненные с проточками по их боковой поверхности для фиксирования в стержнях каркаса, узел инициирования кумулятивных зарядов и средства для экранирования взрывов, размещенные между этими зарядами.

Недостатком известного устройства является то, что каркас выполнен из стержней и дисков, что не обеспечивает жесткости конструкции и требует высококвалифицированных специалистов для сборки и снаряжения каркаса. Кроме того, спуск данного перфоратора в скважину осуществляется на кабеле, поэтому обычно используется одна или две секции, которые собираются непосредственно перед спуском на месте.

Известен корпусный скважинный кумулятивный перфоратор (№2215127, МПК⁷ Е21В 43/117), содержащий корпус в виде ряда секций-модулей, кумулятивные заряды, переходники, соединяющие между собой секции и устройства передачи детонации от модуля к модулю. Детонационная цепь между модулями включает последовательно шашку-передатчик детонации, стальную пробку-преграду, шашку-приемник.

Известный перфоратор имеет ряд недостатков, а именно: нет гарантии пробивания пробки-преграды кумулятивной струей. К тому же, пробка-преграда и втулка, в которую помещена шашка-передатчик, стальные, поэтому при срабатывании устройства осколки будут разбивать переходник, забивать резьбы. Это потребует дополнительную обработку переходника для дальнейшего его применения.

Известны кумулятивные перфораторы однократного использования (Фридляндер Л.Я. «Прострелочно-взрывная аппаратура» - Справочник, М., Недра, 1990 г., с.48-57), имеющие глухой корпус в виде отрезка тонкостенной трубы, внутри которой находиться толстостенная труба-каркас со сквозными окнами в ее стенке для кумулятивных зарядов. Корпус снабжен с обоих концов резьбами для соединения с головкой и наконечником с герметизируемым центральным каналом. Два или три корпуса соединены переходниками. Кумулятивные заряды закреплены пружинными фиксаторами.

Недостатком перечисленных перфораторов является то, что тонкостенный корпус не может выдержать высокое давление в скважине, а толстостенный каркас не позволяет увеличить плотность заряда из-за утяжеления конструкции. Кроме того, узел детонации - детонирующий шнур - расположен внахлест, что может повлечь несрабатывание его в нужный момент.

Задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции перфоратора с устройством передачи детонации, обеспечивающей увеличение производительности труда перфораторных отрядов путем сокращения числа спуско-подъемных операций за счет увеличения длины сборки перфоратора и узла передачи детонации, а также за счет увеличения плотности заряда без утяжеления конструкции перфоратора. Техническим результатом изобретения также является повышение качества сборки одновременно с высокой степенью надежности срабатывания перфоратора, возможность спуска его как на кабеле, так и на насосно-компрессорных трубах.

Поставленная задача достигается тем, что в перфораторе кумулятивном однократного применения, содержащем

- корпус в виде ряда секций с расположенным в нем каркасом со сквозными окнами для зарядов и снабженный с обоих концов резьбами для соединения с головкой и наконечником,

- кумулятивные заряды, связанные между собой детонирующим шнуром,

- переходники, соединяющие между собой секции и устройства передачи детонации от секции к секции,

СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ

- каркас выполнен в виде тонкостенной трубы, изготовленный методом лазерной резки и снабженный для центрации его в корпусе лепестками в средней части и втулками на концах, имеющими гнезда под узлы передачи детонации, а сквозные окна выполнены с фиксаторами заряда;

- узел передачи детонации выполнен в виде двух бустеров, расположенных друг против друга и разделенных зазором, величина которого фиксируется втулкой, причем один бустер закреплен в нижней втулке каркаса, а второй - в текстолитовой трубке, прикрепленной к верхней втулке каркаса,

- головка выполнена универсальной, снабженной резьбой и посадочными местами как для быстросъемного переходника подключения кабельного наконечника для спуска на геофизическом кабеле, так и для инициирующей головки для спуска на насосно-компрессорных трубах,

- в головке и в переходниках между секциями выполнены пазы для установки узла фиксации их на устье скважины.

Сравнение предлагаемого изобретения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые позволяют успешно реализовать поставленную задачу.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен перфоратор, предназначенный для спуска на геофизическом кабеле, на фиг.2 - перфоратор с инициирующей головкой для спуска на трубах НКТ, на фиг.3 - узел фиксации перфоратора на устье скважины, на фиг.4 - узел передачи детонации, на фиг.5 - каркас, изготовленный методом лазерной резки.

Перфоратор кумулятивный выполнен в виде секций, включающих толстостенный корпус 1, внутри которого расположен каркас 2, изготовленный методом лазерной резки. Каркас 2 представляет собой тонкостенную трубу со сквозными окнами, для кумулятивного заряда 3, расположенными с заданной плотностью и ориентацией и снабженными фиксаторами заряда 4, вырезанными в виде лепестков на каркасе 2. Для центрации каркаса 2 в корпусе 1 предназначены лепестки 5 в средней части каркаса 2 и втулки 6 и 7, закрепленные на его концах и имеющие гнезда под узлы передачи детонации. Корпус 1 соединен с одной стороны с наконечником 8, а с другой - с универсальной головкой 9. В верхней части универсальная головка 9 снабжена резьбой и посадочными местами как для быстросъемного переходника 10 для подключения кабельного наконечника для спуска на геофизическом кабеле, так и для инициирующей головки 11 для спуска перфоратора на насосно-компрессорных трубах (НТК). Инициирование группы кумулятивных зарядов 3, размещенных в каркасе 2, осуществляют детонирующим шнуром 12. Для соединения секций предусмотрен переходник 13, в котором расположен узел передачи детонации. Он выполнен в виде двух бустеров 14 и 15, расположенных напротив друг друга и разделенных зазором, величина которого гарантируется и центрируется втулкой 16. Бустер 14 закреплен в нижней втулке 6 каркаса 2, а бустер 15 - в текстолитовой трубке 17, закрепленной в верхней втулке 7 каркаса 2. Универсальная головка 9 и переходник 13 снабжены пазами 18 для установки узла фиксации, выполненного в виде тарелки 19, для установки перфоратора на устье скважины. В универсальной головке 9 установлен пружинный контакт 20 для обеспечения электрической цепи между быстросъемным переходником 10 и секцией перфоратора, а в детонирующей секции 21 установлен взрывной патрон 22, соединенный с детонирующим шнуром 12.

Заявляемый перфоратор кумулятивный работает следующим образом. Перед спуском перфоратора производят его сборку. Снаряжение каркасов 2 кумулятивными зарядами 3 производится в стационарной мастерской или на рабочем месте в передвижной зарядной мастерской (лаборатории перфораторной станции). Общую сборку перфоратора, состоящего из двух и более секций, производят непосредственно на устье скважины. Для этого в скважину опускают первую снаряженную секцию и, устанавливая в пазы 18 тарелку 19, фиксируют ее на устье скважины. Откручивают стакан с ухом от переходника 13 (на чертеже не показано). Поднимают следующую секцию и присоединяют ее к секции, зафиксированной на устье. Приподнимают всю сборку, освобождая тарелку 19, и опускают конструкцию в скважину до следующего узла фиксации ее на устье. Процесс повторяется. Количество секций определяется интервалом перфорации.

После спуска перфоратора в скважину в необходимый ее интервал на кабеле подают электрический импульс, а на насосно-компрессорной трубе - спускают в скважину штангу, которая приводит к срабатыванию взрывной патрон 22 в детонирующей секции 21. В обоих случаях происходит срабатывание детонационной цепи и зарядов. От взрыва патрона 22 детонация передается на бустер 14 и через зазор - на бустер 15. Величина зазора между бустерами, от которой зависит надежность передачи детонации, определена экспериментально и фиксируется и центрируется втулкой 16. Инициируя детонирующий шнур 12, детонация передается кумулятивным зарядам 3 первой секции. Далее процесс детонации повторяется циклически, переходя от секции к секции. Образующиеся при взрыве зарядов кумулятивные струи пробивают корпус 1, обсадную колонну скважины, слой цемента в заколонном пространстве скважины и образуют в пласте перфорационные каналы заданной плотностью, обеспечивая сообщение продуктивного пласта со скважиной.

Таким образом, заявляемый перфоратор обладает рядом преимуществ по сравнению с прототипом, а именно:

благодаря тому что корпус перфоратора выполнен в виде толстостенной трубы, его можно использовать в скважинах с высоким давлением, кроме того, он служит для сохранения целостности перфоратора после взрыва и гашения взрывного воздействия на крепление скважины.

наличие каркаса в виде тонкостенной трубы позволяет увеличить плотность заряда без утяжеления конструкции, поэтому желаемый результат достигается быстрее (за один спуск перфоратора);

лазерная резка обеспечивает высокую точность изготовления каркаса, приводит к упрощению фиксации заряда: заряд устанавливают в отверстие и закрепляют, отогнув лепесток на заряд;

наличие бустеров в местах скручивания секций обеспечивает сохранность детонационной цепи.

Перфоратор кумулятивный однократного применения, содержащий корпус в виде ряда секций с расположенным в нем каркасом со сквозными окнами для зарядов и снабженный с обоих концов резьбами для соединения с головкой и наконечником, кумулятивные заряды, размещенные в каркасе и связанные между собой детонирующим шнуром, переходники, соединяющие между собой секции и устройства передачи детонации от секции к секции, отличающийся тем, что каркас выполнен в виде тонкостенной трубы, изготовленный методом лазерной резки и снабженный для центрации его в корпусе лепестками в средней части и втулками на концах, имеющими гнезда под узлы передачи детонации, а сквозные окна выполнены с фиксаторами заряда; узел передачи детонации выполнен в виде двух бустеров, расположенных друг против друга и разделенных зазором, величина которого фиксируется втулкой, причем один бустер закреплен в нижней втулке каркаса, а второй - в текстолитовой трубке, прикрепленной к верхней втулке каркаса; головка выполнена универсальной, снабженной резьбой и посадочными местами как для быстросъемного переходника подключения кабельного наконечника для спуска на геофизическом кабеле, так и для инициирующей головки для спуска на насосно-компрессорных трубах; в головке и в переходниках между секциями выполнены пазы для установки узла фиксации на устье скважины.