Взрывной генератор плоской волны для кумулятивных перфораторов



Взрывной генератор плоской волны для кумулятивных перфораторов
Взрывной генератор плоской волны для кумулятивных перфораторов

 


Владельцы патента RU 2540759:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") (RU)

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использовано в кумулятивных перфораторах, применяемых для перфорации нефтяных и газовых скважин. Взрывной генератор плоской волны для кумулятивных перфораторов состоит из инициатора, корпуса с размещенными в нем предварительным зарядом взрывчатого вещества с пустотелой линзой с металлической кумулятивной облицовкой - линзой и основным зарядом взрывчатого вещества, размещенным под основанием конической облицовки, сечение которой соответствует основанию кумулятивной облицовки генератора с углом раствора облицовки, определяемым из условия, чтобы в момент ее удара по поверхности основного заряда материал облицовки имел плоскую форму. Облицовка - линза выполнена из спрессованных порошков металла, например железа, или металлокерамики, пропитанных целлулоидом с количеством наполнителя, изменяющимся в пределах от 20 до 50%. Обеспечивается повышение эффективности кумулятивных зарядов. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использовано в кумулятивных перфораторах, применяемых для перфорации нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство управления формой фронта детонационной волны по патенту РФ №2160880, кл. МПК F42B 1/00, содержащее осесимметричные промежуточный заряд взрывчатого вещества (BB) с детонатором, с противоположной стороны которого примыкает инертная линза, выполненная из материала с низкой скоростью распространения звука, например из свинца или обедненного урана, имеющая в основном плоскую поверхность, расположенную в непосредственной близости от детонатора вещества, и выпуклую поверхность, противоположную упомянутой плоской поверхности, или выпукло-выпуклую форму поверхности, основной заряд ВВ с кумулятивной выемкой, примыкающий к линзе с обратной стороны, и расположенные в едином корпусе.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является устройство, описанное в патенте РФ 2317406 МПК E21B 43/117, содержащее инициатор, корпус с размещенными в нем предварительным зарядом BB с пустотелой линзой с металлической кумулятивной облицовкой и основным зарядом BB, размещенным под основанием конической облицовки, сечение которой соответствует основанию кумулятивной облицовки генератора, с углом раствора облицовки, определяемым из условия, чтобы в момент ее удара по поверхности основного заряда материал облицовки имел плоскую форму.

Недостатками рассмотренных технических решений являются наличие в конструкции кумулятивных зарядов, не разрушаемых линз, расположенных внутри основного заряда BB, снижающего эффективность кумулятивного заряда, и остающихся в створе скважины после подрыва кусочков материала линзы.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности кумулятивных зарядов с линзами.

Технический результат заключается в формировании детонационной волны с плоским фронтом линзой, разрушаемой после формирования ею плоской волны.

Это достигается тем, что в устройстве взрывного генератора плоской волны для кумулятивных перфораторов, содержащем инициатор, корпус с размещенными в нем предварительным зарядом BB с пустотелой линзой с кумулятивной выемкой, облицованной конической металлической оболочкой (линзой) с металлической кумулятивной облицовкой, и основным зарядом BB, размещенным под основанием конической облицовки, сечение которой соответствует основанию кумулятивной облицовки генератора, с углом раствора облицовки, определяемым из условия, чтобы в момент ее удара по поверхности основного заряда материал облицовки имел плоскую форму, согласно изобретению, облицовка (линза) выполнена из спрессованных порошков металла, например железа, или металлокерамики, пропитанных целлулоидом, с количеством наполнителя, изменяющимся в пределах от 20 до 50%.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих изобретение от прототипа, позволяет сделать вывод о соответствии его условию «новизна».

Новые признаки (металлическая облицовка (линза) выполнена из спрессованных порошков металла, например железа, или металлокерамики, пропитанных целлулоидом, с количеством наполнителя, равным 20-50%) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

На фиг.1 изображено устройство взрывного генератора плоской волны для кумулятивных перфораторов.

На фиг.2 приведен пример процесса преобразования детонационной волны со сферически расходящимся волновым фронтом в волну с плоским фронтом и разрушения материала линзы во времени в гиперкумулятивном заряде для перфорации скважин в соответствии с рекомендациями Патента РФ 2412338, МПК E 43/117, F42B 1/02. Устройство взрывного генератора плоской волны для кумулятивных перфораторов содержит инициатор 1, предварительный заряд BB 2, пустотелую линзу с металлической кумулятивной облицовкой 3, основной заряд BB 4 с кумулятивной выемкой 6, корпус устройства 5. Пустотелая линза с кумулятивной облицовкой 3 может быть выполнена из металлокерамики, пропитанной целлулоидом, с количеством наполнителя изменяющимся в пределах от 20 до 50%.

Работает устройство следующим образом. Инициатор 1 (электродетонатор, детонирующий шнур, капсюль детонатор) возбуждает симметричную детонационную волну в предварительном заряде BB 2 с формой волны детонации, близкой к сферически расходящейся. Сформированная детонационная волна падает на полую линзу с кумулятивной облицовкой 3. Продукты детонации предварительного заряда BB 2 метают пустотелую линзу с кумулятивной облицовкой 3, одновременно возбуждая в материале линзы ударную волну. Пустотелая линза с кумулятивной облицовкой 3 выгибается и приобретает плоскую форму, ударяет по основному заряду ВВ 4 с кумулятивной выемкой 6. В основном заряде BB возбуждается детонационная волна с плоским фронтом, которая далее взаимодействует с кумулятивной облицовкой с формированием кумулятивной струи. Одновременно ударная волна в материале такой динамической линзы, взаимодействуя с материалом наполнителя, вызывает разлет материала линзы в радиальном направлении от оси симметрии заряда. Экспериментально определено, что при количестве наполнителя менее 20% разлет материала линзы не происходит. А при количестве наполнителя более 50% разлет материала линзы происходит очень быстро и инициирование основного заряда BB 4 становится неустойчивым. Максимальная скорость разлета материала линзы при количестве наполнителя 50% составляет 170-200 м/с. Таким образом, можно в зависимости от концентрации целлулоида в смеси использовать этот материал в качестве материала для линзы, когда материал не сжимается, а расширяется после взрыва. Этот факт оказывается важным, например, в сдвоенных кумулятивных зарядах.

Важным свойством материала линзы в большинстве случаев должна быть возможность его «рассыпания» после силового воздействия взрыва. В этом направлении перспективны композиционные материалы, в состав которых могут входить вещества, содержащие окислитель и горючее и при адиабатическом сжатии превращающиеся в газ, вызывающий разрушение сгустка вспомогательного вещества. В такой среде термодинамического равновесия за фронтом ударной волны в материале облицовки нет. Например, изделие из смеси металлического порошка и целлулоида, где он может быть связующим, или пропитка целлулоидом сформированной детали раствором в ацетоне во время кумулятивного взрыва ведут себя таким образом. Целлулоид при высоком давлении разлагается полностью, а при нормальных давлениях является безопасным материалом. Из него изготавливают детские игрушки. Тело линзы может быть также сформировано из полуактивных материалов, например из смеси металлокерамики или порошков металлов с целлулоидом.

Более того, можно упростить изготовление такого рода деталей, используя, например, целлулоид в качестве связующего в конструкции и миновать стадию спекания изделия из порошка до пропитки ее целлулоидом, что удешевит и упростит технологию изготовления такого рода изделий.

Для изготовления полуактивной линзы использовались порошки железа. Использовались фракции частиц порошка размером менее 50 мкм, которые отсеивались с помощью сита. Полуактивная линза изготавливалась прессованием заготовок с последующим токарным точением. В качестве наполнителя использовался целлулоид, который предварительно растворялся ацетоном.

Таким образом, рассыпающаяся в радиальном направлении от оси симметрии заряда линза из порошкового или металлокерамического материала, пропитанная целлулоидом, не засоряет кусками металла скважинное пространство и повышается эффективность применения кумулятивных зарядов с линзами.

Предлагаемое устройство управления детонационным фронтом прошло экспериментальную проверку и доступно для методов вычислительного эксперимента.

Использование данного изобретения позволит получить плоский детонационный фронт в основном заряде BB из расходящегося сферического детонационного фронта в предварительном заряде взрывчатого вещества с разрушающейся линзой с возможностью управления временем и скоростью разрушения пустотелой линзы с кумулятивной облицовкой.

Взрывной генератор плоской волны для кумулятивных перфораторов, состоящий из инициатора, корпуса с размещенными в нем предварительным зарядом взрывчатого вещества с пустотелой линзой с металлической кумулятивной облицовкой - линзой и основным зарядом взрывчатого вещества, размещенным под основанием конической облицовки, сечение которой соответствует основанию кумулятивной облицовки генератора с углом раствора облицовки, определяемым из условия, чтобы в момент ее удара по поверхности основного заряда материал облицовки имел плоскую форму, отличающийся тем, что облицовка - линза выполнена из спрессованных порошков металла, например железа, или металлокерамики, пропитанных целлулоидом с количеством наполнителя, изменяющимся в пределах от 20 до 50%.



 

Похожие патенты:

Изобретение раскрывает устройство кумулятивного заряда скважинного перфоратора, создающего при вскрытии продуктивного пласта расширяющийся кумулятивный канал.

Изобретение относится к узлам кумулятивного корпусного перфоратора и предназначено для соединения корпусов и передачи детонации. Техническое решение содержит первую часть и вторую часть, соединенные между собой разъемным шарнирным соединением.

Изобретение относится к кумулятивным корпусным перфораторам и предназначено для осуществления перфорирования стенок скважин. Модульный перфоратор содержит отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями.

Группа изобретений относится к области перфорирования, а именно к созданию переходного состояния с давлением скважины, меньшим пластового давления, связанного с перфорированием.

Способ и устройство относятся к перфорированию обсадных труб скважин для добычи нефти, газа, воды и могут быть использованы в кумулятивных скважинных перфораторах, улучшающих гидродинамическую связь пласта со скважиной и обеспечивающих повышение дебита скважины.

Группа изобретений относится к области добычи нефти, а именно к способу и устройству для перфорирования скважин. Способ перфорирования подземного пласта заключается в том, что доставляют в скважину кумулятивный заряд, содержащий оболочку, взрывчатый материал, размещенный в оболочке, и облицовку, окружающую взрывчатый материал, размещенный в указанной оболочке, и имеющую верхушечную часть, профиль которой толще профиля любой другой части облицовки, причем указанные облицовка и верхушечная часть изготовлены из порошкового материала, плотность материала верхушечной части больше плотности материала смежной части облицовки, а пористость материала верхушечной части меньше пористости материала смежной части облицовки; и вызывают детонацию кумулятивного заряда.

Изобретение относится к области добычи углеводородов и может быть использовано для вторичного вскрытия прискважинной зоны и обеспечения эффективных геолого-технических мероприятий при обработке этой зоны.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при прострелочно-взрывных работах в скважинах для вторичного вскрытия продуктивных пластов.

Изобретение относится к нефтедобывающей и горной промышленности и может быть использовано при прострелочно-взрывных работах в скважинах. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения эффективности вторичного вскрытия пласта. .

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности. Преимущественная область использования - формирование кумулятивных струй в перфораторах, предназначенных для вскрытия продуктивного пласта в нефтяных и газовых скважинах. Способ получения составных кумулятивных струй в зарядах перфоратора включает инициирование заряда взрывчатого вещества с открытой полостью в форме сферического сегмента в теле заряда взрывчатого вещества в сторону полости, облицовку полости из различных материалов, при этом каждый последующий слой за слоем, примыкающий к полости заряда взрывчатого вещества, выполнен из материала с меньшей удельной массой относительно материала предыдущего слоя, метание облицовки продуктами взрыва, выворачивание облицовки по оси симметрии заряда в противоположную сторону направления своего движения, отрыв внутреннего слоя облицовки от внешнего, формирование составной кумулятивной струи из внутреннего слоя облицовки с максимальной скоростью, большей, чем максимальная скорость формируемой кумулятивной струи из внешнего слоя облицовки. Облицовку выполняют слоистой с количеством слоев не менее двух, все слои выполняют раздельными и разнотолщинными, с уменьшением толщины слоя от центральной части к периферийной, а со стороны торца заряда с выемкой размещают осесимметричный полый преобразователь с внутренним профилем, выполненным преимущественно в форме усеченного конуса, сужающегося в направлении движения кумулятивных струй. В процессе метания и выворачивания кумулятивной облицовки последовательно дополнительно воздействуют на периферийную часть облицовки, сначала на облицовку из материала с меньшей плотностью, затем на облицовку с большей плотностью материала за счет их соударения и скольжения по внутренней поверхности преобразователя, преобразуя продольную скорость метания облицовки в радиальную скорость ее сжатия и обеспечивая увеличение глубины перфорационного канала. 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для вскрытия продуктивных пластов в нефтяных и газовых скважинах путем создания перфорационных каналов и дополнительной обработки приканальной зоны химическим реагентом. Способ заканчивания скважин включает инициирование заряда взрывчатого вещества (ВВ) с расположенной в торце заряда с противоположной стороны инициирования заряда выемкой, облицованной инертным материалом, метание, ускорение и сжатие материала кумулятивной облицовки (КО) продуктами детонации ВВ, его соударение на оси симметрии заряда и формирование кумулятивной струи (КС). В процессе метания и сжатия КО дополнительно воздействуют на КО за счет принудительного взаимодействия КО с одним или несколькими дополнительными телами (ДТ), их соударения и скольжения частей материала КО относительно ДТ с одновременным разворотом частей материала КО, соударения частей материала КО на оси симметрии заряда с формированием КС. ДТ или несколько ДТ изготавливают из химически активного вещества с плотностью не более плотности материала КО. Кумулятивный заряд устанавливают в обсадную колонну, производят инициирование химически активного вещества ДТ при его метании продуктами детонации ВВ и взаимодействии с КО, выполняют перфорационный канал в обсадной колонне и окружающем продуктивном пласте сформированной КС с одновременным занесением сформированной КС химически активного вещества и прирост поверхности фильтрации в окружающем перфорационный канал продуктивном пласте по всей его длине. Обеспечиваются увеличение продуктивности нефтяных скважин, а также разуплотнение перфорационного канала. 2 ил.

Группа изобретений относится к области добычи нефти и газа. Перфорирующий аппарат для использования в скважине, содержащий кумулятивный заряд; оболочку кумулятивного снаряда; взрывчатое вещество кумулятивного снаряда, расположенное внутри оболочки; облицовку кумулятивного снаряда, сцепляющуюся с взрывчатым веществом и выполненную с возможностью образования кумулятивной струи при детонации взрывчатого вещества для пробивания перфорационного канала; причем компонент энергетического материала облицовки предназначен для осуществления ее экзотермической реакции внутри перфорационного канала после детонации взрывчатого вещества; и газообразующий компонент облицовки предназначен для осуществления реакции в присутствии экзотермической реакции компонента энергетического материала для образования газа и тем самым создания волны давления, которая перемещается назад через канал для очищения канала от обломочного материала. Обеспечивается создание кумулятивной перфорирующей струи, используемой как для образования перфорационного канала в горной породе пласта, так и для очистки перфорационного канала от обломков. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам вскрытия продуктивных пластов в нефтяных скважинах. Способ перфорации скважины заключается в соосном расположении в общем герметичном корпусе двух разнесенных в пространстве между собой кумулятивных зарядов, инициировании зарядов взрывчатого вещества с выемками с торца заряда, расположенного с противоположной стороны расположения выемки в заряде, облицовке выемок металлическими оболочками. Первым инициируют заряд, установленный дальше или ближе к преграде с задержкой по времени, изменяющейся в интервале от 0 до времени, равного не менее времени формирования первой кумулятивной струи в кумулятивном заряде. Инициируют второй кумулятивный заряд формированием двух кумулятивных струй, двигающихся соосно одна за другой по оси симметрии заряда и осуществляющих последовательное пробитие преграды. В процессе метания и сжатия кумулятивной оболочки дополнительно воздействуют на кумулятивную оболочку за счет принудительного взаимодействия кумулятивной оболочки с одним или несколькими дополнительными телами, их соударения и скольжения частей материала кумулятивной оболочки относительно дополнительного тела с одновременным разворотом частей материала кумулятивной оболочки на угол схождения на ось симметрии заряда более 180 градусов и не превышающий 360 градусов, соударения частей материала кумулятивной оболочки на оси симметрии заряда под углом более 180 градусов и не превышающим 360 градусов. Первый сынициированный заряд формирует кумулятивную струю с максимальными градиентом скорости и скорости головной части кумулятивной струи, обеспечивающую кратер с формой, близкой к цилиндрической, и диаметром кратера в преграде более максимального диаметра второй сформированной кумулятивной струи. Второй сынициированный заряд формирует кумулятивную струю, двигающуюся с максимальной скоростью головной части не более минимальной скорости конца первой кумулятивной струи и величиной минимальной скорости не менее критической скорости для данных материалов струи и преграды. Обеспечивается повышение эффективности вторичного вскрытия продуктивных пластов. 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к корпусным кумулятивным перфораторам для проведения прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах. Перфоратор самоориентируемый содержит отдельные секции, соединенные между собой узлами соединения секций с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними секциями. Каждая из секций имеет корпус, расположенный в корпусе каркас и соединенный с корпусом через подшипники, расположенные в каркасе кумулятивные заряды, бустеры и детонирующий шнур, соединенные между собой. Каркас выполнен в виде отрезка толстостенной трубы с поперечными отверстиями, образующими гнезда для кумулятивных зарядов с заданным шагом и ориентацией. Между поперечными отверстиями на одной из продольных половин каркаса выполнены выборки с формой, определяемой местом расположения краев поперечных отверстий и обеспечивающей образование с ними перемычек. Обеспечивается упрощение конструкции. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к технологиям добычи нефти и может быть применено для газодинамического воздействия на пласт. Способ включает кумулятивную перфорацию интервала скважины с образованием в обсадной колонне скважины и в горной породе сгруппированных перфорационных каналов для притока флюида, последующее срабатывание генераторов давления и их воздействие на пласт через сгруппированные перфорационные каналы для притока флюида с образованием в горной породе индивидуальных трещин разрыва горной породы в направлении каждого перфорационного канала. Причем смежные перфорационные каналы в группе направлены в противоположные стороны. Линейное расстояние между перфорационными каналами в группе отлично или равно линейному расстоянию между группами перфорационных каналов. Технический результат заключается в повышении эффективности газодинамического воздействия на пласт. 5 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.
Наверх