Устройство для возбуждения детонации в скважинных перфораторах (варианты)
Изобретение относится к прострелочно-взрывным работам в скважинах, в частности к ударным механическим взрывателям. Обеспечивает повышение безопасности работ и расширение диапазона функционирования устройства. Сущность изобретения: согласно первому варианту устройство включает переходник, соединенный с корпусом. В корпусе размещен ударный механизм с устройством детонации головки. Ударный механизм реализован в виде направляющей втулки с узлом фиксации ударника. Элементы фиксирования последнего взаимодействуют соответственно с ударником через выемки на его внешней поверхности и втулкой, имеющей пазы для выхода элементов фиксации. Переходник выполнен с боковыми отверстиями для доступа скважинной жидкости в полость насосно-компрессорных труб и с калибровочным отверстием, центрирующим инициирующую штангу. Последняя взаимодействует полым наконечником и внутренним упором соответственно с втулкой и ударником. Согласно второму варианту изобретения инициирующая штанга взаимодействует полым наконечником с втулкой, а движение ударника по внутренней поверхности направляющей втулки задано его массой и давлением в скважине. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к прострелочно-взрывным работам, в частности к ударным механическим взрывателям, срабатывающим от заданного механического усилия.
Известны устройства для инициирования детонации в перфораторах (см. Н.Г.Григорян, 1992, Прострелочные и взрывные работы в скважинах, Москва, Недра, стр.75), использующие инициирующие взрывчатые вещества.
Однако инициирующие взрывчатые вещества чрезвычайно чувствительны к механическим воздействиям, таким как трение или удар, поэтому их использование сопряжено с возможностью непредвиденной, незапланированной детонации как в процессе спуско-подъемных операций в скважине, так и во время транспортировки, что может повлечь за собой непредсказуемые последствия и является существенным недостатком таких устройств, существенно ограничивающим область их применения.
Известно устройство для детонации запальной головки перфоратора (см. патент US №4804044, МПК Е 21 В 43/116, НКИ 166-297 от 14.02.89), содержащее взрывное устройство перфорирования, срабатывающее при сбрасывании с устья скважины штока (штанги).
Известно устройство для приведения в действие перфоратора (см. патент GB №2076450 МПК Е 21 В 43/116 от 1980), в котором запальная головка перфоратора приводится в действие за счет кинетической энергии удара штанги, сбрасываемой с устья скважины внутрь колонны труб.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для приведения в действие перфоратор (см. свидетельство на полезную модель RU № 30389, МПК Е 21 В 43/1185 от 27.06.03), спускаемый в скважину на насосно-компрессорных трубах, содержащий корпус и размещенные в нем ударный механизм и узел инициирования детонации, причем полость корпуса сообщается через наклонные отверстия в нем со скважиной, а узел инициирования детонации гидравлически изолирован от скважины уплотнительными элементами, при этом ударный механизм имеет втулку с седлом для сбрасываемого через колонну насосно-компрессорных труб шара и ударник, размещенный внутри втулки и удерживаемый при помощи узла фиксации, снабженный направляющей гильзой, в окнах которой тангенциально установлены ролики, взаимодействующие с ударником через выемки на его внешней поверхности, причем форма окон и выемок повторяет форму боковой поверхности роликов, втулка имеет пазы для выхода роликов, а
снаружи узел фиксации и верхняя часть направляющей гильзы закрыты от корпуса защитной манжетой.
Недостатком известного решения является возможность случайного срабатывания от предметов, попавших в полость скважины в процессе спуско-подъемных операций, и невозможность срабатывания при низком гидростатическом давлении в скважине.
Технический результат изобретения, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении безопасности работ и расширении диапазона функционирования устройства (при гидростатическом давлении от 1 атм до Рmax).
В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения указанный технический результат достигается за счет того, что в устройство для возбуждения детонации в скважинных перфораторах, спускаемых в скважину на насосно-компрессорных трубах через переходник, соединенный с корпусом и размещенным в нем ударным механизмом с гидравлически изолированным устройством детонации головки, при этом ударный механизм реализован в виде направляющей втулки с узлом фиксации ударника, элементы фиксирования которого взаимодействуют соответственно с ударником через выемки на его внешней поверхности и втулкой, имеющей пазы для выхода элементов фиксации, кроме того, переходник выполнен соответственно с боковыми отверстиями для доступа скважинной жидкости в полость насосно-компрессорных труб и с калибровочным отверстием, центрирующим инициирующую штангу для взаимодействия полым наконечником и внутренним упором соответственно с втулкой и ударником, выступающим над верхним торцом втулки, которые скользят соответственно по внешней и внутренней поверхностям направляющей втулки, после срабатывания узла фиксации.
В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения указанный технический результат обеспечивается за счет того, что в устройство для возбуждения детонации в скважинных перфораторах, спускаемых в скважину на насосно-компрессорных трубах через переходник, соединенный с корпусом и размещенным в нем ударным механизмом с гидравлически изолированным устройством детонации головки, при этом ударный механизм реализован в виде направляющей втулки с узлом фиксации ударника, элементы фиксирования которого взаимодействуют соответственно с ударником через выемки на его внешней поверхности и втулкой, имеющей пазы для выхода элементов фиксации, кроме того, переходник выполнен соответственно с боковыми отверстиями для доступа скважинной жидкости в полость насосно-компрессорных труб и с калибровочным отверстием, центрирующим инициирующую штангу для взаимодействия полым наконечником с втулкой, который скользит по внешней поверхности направляющей втулки, после срабатывания узла фиксации, причем движение ударника по внутренней поверхности направляющей втулки определяется (задается) его массой и гидростатическим давлением в скважине.
Сущность изобретения заключается в использовании в переходнике калиброванного отверстия для центрирования штанги с предотвращением срабатывания от случайных предметов, причем штанга, имеющая полый наконечник, который предварительно взаимодействует со втулкой, а затем после освобождения ударника от элементов фиксации взаимодействует с ударником за счет использования упора, размещенного в полом наконечнике, энергии штанги достаточно для инициирования устройства детонации головки, а наличие боковых отверстий в переходнике для доступа скважинной жидкости в полость насосно-компрессорных труб позволяет осуществить эксплуатацию скважины без извлечения инициирующей штанги из полости переходника.
Во втором варианте реализации изобретения движение ударника по внутренней поверхности направляющей втулки определяется его массой и давлением в скважине, причем ударник имеет увеличенную массу за счет увеличения его длины, и это приводит к уменьшению скорости взаимодействия с устройством детонации головки, что повышает надежность инициирования и также использование в переходнике калиброванного отверстия для центрирования штанги предотвращает срабатывание от случайных предметов.
Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые позволяют успешно реализовать поставленную цель.
Сущность предлагаемого изобретения будет понятна из следующего описания и приложенного к нему графического материала.
На чертеже представлен общий вид предлагаемого устройства.
Устройство для возбуждения детонации в скважинных перфораторах содержит корпус 1, переходник 7, ударный механизм, состоящий из направляющей втулки 5 с пазами 9, а также с узлом фиксации 4 ударника 6, с устройством детонации головки 2, боковые отверстия 10 и калибровочное отверстие 11 переходника, инициирующую штангу 8 с полым наконечником 12 и внутренний упор 13.
Устройство работает следующим образом.
После спуска перфоратора в заданный интервал перфорации осуществляется сбрасывание с поверхности инициирующей штанги 8, которая проходя через калибровочное отверстие 11 переходника 7, воздействует полым наконечником 12 на втулку 5, освобождая узел фиксации 4 ударника 6 и полый наконечник 12, продолжая скользить по направляющей втулке 5, и внутренним упором 13 полого наконечника 12 инициирующей штанги 8 взаимодействует с ударником 6, который инициирует устройство детонации головки 2.
При срабатывании головки-детонатора происходит детонация первичного заряда взрывчатого вещества, которая сопровождается воспламенением промежуточного детонатора, соединенного с запальным шнуром перфоратора, запальный шнур передает взрывную волну кумулятивным зарядам, при взрыве которых образуются струи взрывчатого газа, проходящие через обсадную трубу и проникающие в формацию.
Технико-экономический эффект изобретения создается за счет повышения пробивной способности перфоратора с увеличением качества вскрытия в условиях глубокой депрессии и повышения безопасности работ.
1. Устройство для возбуждения детонации в скважинных перфораторах, спускаемых в скважину на насосно-компрессорных трубах через переходник, соединенный с корпусом и размещенным в нем ударным механизмом с гидравлически изолированным устройством детонации головки, при этом ударный механизм реализован в виде направляющей втулки с узлом фиксации ударника, элементы фиксирования которого взаимодействуют соответственно с ударником через выемки на его внешней поверхности и втулкой, имеющей пазы для выхода элементов фиксации, кроме того, переходник выполнен соответственно с боковыми отверстиями для доступа скважинной жидкости в полость насосно-компрессорных труб и с калибровочным отверстием, центрирующим инициирующую штангу для взаимодействия полым наконечником и внутренним упором соответственно с втулкой и ударником, выступающим над верхним торцом втулки.
2. Устройство для возбуждения детонации в скважинных перфораторах, спускаемых в скважину на насосно-компрессорных трубах через переходник, соединенный с корпусом и размещенным в нем ударным механизмом с гидравлически изолированным устройством детонации головки, при этом ударный механизм реализован в виде направляющей втулки с узлом фиксации ударника, элементы фиксирования которого взаимодействуют соответственно с ударником через выемки на его внешней поверхности и втулкой, имеющей пазы для выхода элементов фиксации, кроме того, переходник выполнен соответственно с боковыми отверстиями для доступа скважинной жидкости в полость насосно-компрессорных труб и с калибровочным отверстием, центрирующим инициирующую штангу для взаимодействия полым наконечником с втулкой, причем движение ударника по внутренней поверхности направляющей втулки задано его массой и давлением в скважине.
