Модульный перфоратор

Авторы патента:

Тулаев Александр Игорьевич (RU)

Арисметов Амир Рахимович (RU)

E21B43/1185 - системы воспламенения

Владельцы патента RU 2610780:

Закрытое акционерное общество "БашВзрывТехнологии" (RU)

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. Каждый из модулей имеет передаточный заряд, бустеры и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой. Каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением. В первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый бустер с детонационным шнуром. Во второй части узла соединения установлен второй бустер, соединенный со вторым детонационным шнуром. Во второй части узла соединения модулей установлена втулка конусная с охватом части второго бустера в конце втулки, фиксирующей положение детонационного шнура и бустеров на концах детонационного шнура посредством винтов зажимных. Обеспечивается повышение надежности срабатывания. 4 ил.

Изобретение относится к кумулятивным корпусным перфораторам и предназначено для осуществления перфорирования стенок скважин.

Известны аналогичные решения, содержащие отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями, каждый из модулей имеет передаточный заряд, бустеры и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый бустер с первым детонационным шнуром, во второй части узла соединения установлен второй бустер, соединенный со вторым детонационным шнуром (см., например, описание изобретения к патенту RU 2081305, МПК 6 Е21В 43/117, дата публикации 10.06.1997 г.; описание изобретения к заявке RU 9610935, МПК 6 Е21В 43/116, дата публикации 20.07.1998 г., описание изобретения к патенту US 8919253 В2, МПК Е21В 43/11 (2006.1), Е21В 43/1185 (2006.1), дата публикации 30.12.2014; описание изобретения к патенту RU 2519088, МПК Е21В 43/117 (2006.1), дата публикации 10.06.2014 г.).

Недостатком известных аналогов является недостаточно высокая надежность срабатывания.

Ближайшим аналогом является модульный перфоратор, содержащий отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями, каждый из модулей имеет передаточный заряд, бустеры и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый бустер с детонационным шнуром, во второй части узла соединения установлен второй бустер, соединенный со вторым детонационным шнуром (см., например, описание изобретения к патенту RU 2519088, МПК Е21В 43/117 (2006.1), дата публикации 10.06.2014 г.).

Недостатком ближайшего аналога является недостаточно высокая надежность срабатывания, обусловленная конструкций узлов соединения модулей.

Техническим результатом заявленного решения является повышение надежности срабатывания.

Сущность изобретения выражается в том, что оно содержит отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями, каждый из модулей имеет передаточный заряд, бустеры и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый бустер с детонационным шнуром, во второй части узла соединения установлен второй бустер, соединенный со вторым детонационным шнуром, и отличается от ближайшего аналога тем, что во второй части узла соединения модулей установлена втулка конусная с охватом части второго бустера в конце втулки, фиксирующей положение детонационного шнура и бустеров на концах детонационного шнура посредством винтов зажимных.

Сущность технического решения поясняется следующими чертежами.

Фиг. 1 - вид в продольном сечении;

фиг. 2 - вид в продольном сечении повернутых относительно друг друга модулей;

фиг. 3 - вид в продольном сечении размещения модульного перфоратора в части скважины;

фиг. 4 - вид в продольном сечении верхнего модуля.

Модульный перфоратор содержит отдельные модули 1, соединенные между собой узлами соединения 2 модулей 1 с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями 1 (фиг. 3). Узлы соединения 2 модулей 1 имеют передаточные заряды 3. Каждый из модулей 1 имеет детонационные каналы на основе детонационных шнуров 4 или 9, соединенные между собой. Каждый узел соединения 2 модулей 1 выполнен в виде двух частей 5 и 6, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части 5 узла соединения 2 установлен передаточный заряд 3, соединенный через первый бустер 7 с детонирующим шнуром 4. Во второй части 6 узла соединения 2 установлен второй бустер 8, соединенный со вторым детонирующим шнуром 9. Во второй части 6 узла соединения 2 модулей 1 установлена втулка конусная 10 с охватом части второго бустера 8 в конце втулки 11, фиксирующей положение детонационного шнура 4 или 9 и бустеров 7, 8 на концах детонационного шнура 4 или 9 посредством винтов зажимных 12, 21. (фиг. 1, 2).

Разъемное шарнирное соединение первой части 5 и второй части 6 узла соединения 2 обеспечивает не только соединение и разъединение соседних модулей 1 модульного перфоратора, но и поворот модулей 1 модульного перфоратора на угол ϕ между продольными осями модулей 1 при помещении модульного перфоратора в скважине с криволинейными участками (фиг. 2, 3). Причем наибольший угол ϕ между продольными осями первой части 5 и второй части 6 узла соединения 2 определяется положением кумулятивного корпусного перфоратора, например, с условным диаметром 50 мм в обсадной колонне диаметром 168 мм. Экспериментально подтверждено срабатывание передаточного заряда 3 и второго бустера 8 при наибольшем угле ϕ (фиг. 2).

Передаточный заряд 3 гарантированно пробивает стальную преграду толщиной 45 мм и менее (фиг. 2, 3).

Втулка конусная 10 фокусирует детонационный импульс передаточного заряда 3 на бустер 8, после чего детонация от второго бустера 8 переходит на детонационный шнур 9. Внутренняя форма (конус) втулки конусной 10 обеспечивает передачу детонации от передаточного заряда 3 в торец второго бустера 8. Без втулки конусной 10 при различных углах между продольными осями модулей 1 детонация могла бы передаваться от передаточного заряда 3 не в торец второго бустера 8, а в его среднюю часть, что может вызвать отказ или неполную детонацию второго бустера 8 (фиг. 1, 2).

При сборке модульного перфоратора втулка 11 исключает возможность зажатия детонационного шнура 9 при скручивании и, как следствие, смещение второго бустера 8. При использовании втулки 11 второй бустер 8 гарантированно встает на предназначенное для него место, что повышает надежность передачи детонации. Винт зажимной 12 и винт зажимной 21 обеспечивают фиксацию детонационных шнуров 4 и 9 соответственно, исключают их осевое смещение и, как следствие, исключают перемещение первого бустера 7 и/или второго бустера 8, обжатых на концах детонационных шнуров 4 и 9 соответственно. Смещение первого бустера 7 и/или второго бустера 8 влияет на надежность передачи детонации. Использование зажимных винтов 12 и 21 повышает надежность передачи детонации. Винт зажимной 12 вкручивается во втулку каркаса 20. Втулка 11 в свою очередь вкручивается в винт зажимной 12. Винт зажимной 21 вкручивается во втулку фиксатора 22.

Гайка прижимная 13 с обратным конусом служит для поджатия и центрирования передаточного заряда 3, что повышает надежность передачи детонации (фиг. 1, 2).

В разработанных конструкциях максимальная толщина пробиваемых стальных перегородок составляет не более 10,5 мм, тем самым гарантировано обеспечивается передача детонации от передаточного заряда 3 ко второму бустеру 8 (фиг. 1, 2).

Сохранность узла соединения 2 модульного перфоратора обеспечивается конструкцией и прочностью материала первой части 5 и второй части 6 узла соединения 2.

Результаты проведенных испытаний узла соединения 2 модульного перфоратора с заполнением воздушного зазора между первой частью 5 и второй частью 6 узла соединения 2 стружкой и грунтом получены положительные и подтверждают повышение надежности срабатывания.

При использовании первой части 5 в качестве верхнего крайнего элемента первого верхнего модуля 23 модульного перфоратора, спускаемого на электрическом кабеле, передаточный заряд 3 соединен детонационной цепью 19 с электродетонатором 14, при этом провод 15 после электродетонатора 14 присоединен своим концом винтовым соединением 16 к втулке 17 (фиг. 4). Такая первая часть 5 узла соединения 2 может быть установлена в самый верхний инициирующий модуль 18, используемый при спуске модульного перфоратора на электрическом кабеле, или на гибкой насосно-компрессорной трубе (ГНКТ), или на насосно-компрессорной трубе (НКТ) (фиг. 3).

После установки и снаряжения первой части 5 и второй части 6 узла соединения 2 на соседние модули 1 модульного перфоратора осуществляют соединение модулей 1 посредством разъемного шарнирного соединения узла соединения 2 путем предварительного расположения под углом порядка 90°, введения конца второй части 6 вовнутрь первой части 5 и поворота до совпадения продольных осей модулей 1. Соединение соседних модулей 1 модульного перфоратора может быть осуществлено перед опусканием в скважину (фиг. 1, 2).

После достижения опускаемым в скважину модульным перфоратором требуемого места его расположения инициируют детонационную волну, которая распространяется вдоль перфоратора по детонационным шнурам 4, 9 с преодолением первой части 5 и второй части 6 при срабатывании передаточных зарядов 3 и вторых бустеров 8 с разрушением тонких элементов первой части 5 и второй части 6 узла соединения 2, обращенных друг к другу.

Модульный перфоратор, содержащий отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями, каждый из модулей имеет передаточный заряд, бустеры и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый бустер с первым детонационным шнуром, во второй части узла соединения установлен второй бустер, соединенный со вторым детонационным шнуром, отличающийся тем, что во второй части узла соединения модулей установлена втулка конусная с охватом части второго бустера в конце втулки, фиксирующей положение детонационного шнура и бустеров на концах детонационного шнура посредством винтов зажимных.

Изобретение относится к системам интенсификации добычи нефти и газа и может найти применение при осуществлении перфорации скважин кумулятивными перфораторами. Изобретение содержит корпус, электрический провод, поршень, картридж, внутри которого размещены шнур детонирующий, устройство передачи детонации, электродетонатор, контакт электродетонатора.

Беспроводное инициирование скважинного перфоратора // 2493358

Группа изобретений относится к области добычи нефти и газа, а именно к способу инициирования детонационной перфорации с использованием беспроводной передачи. Способ перфорации скважины, при осуществлении которого обеспечивают модуль связи, гирлянду скважинных перфораторов и контроллер, соответствующий каждому скважинному перфоратору в гирлянде, располагают модуль связи, гирлянду скважинных перфораторов и контроллеры в скважине, обеспечивают беспроводную связь между, по меньшей мере, одним контроллером и модулем связи вдоль канала, минуя, по меньшей мере, один из других контроллеров и иное устройство, связанное с, по меньшей мере, одним из других контроллеров, и выборочно осуществляют детонацию, по меньшей мере, одного скважинного перфоратора путем передачи сигнала детонации контроллеру, соответствующему этому, по меньшей мере, одному скважинному перфоратору.

Взрыватель для прострелочно-взрывной аппаратуры // 2489567

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к взрывным головкам кумулятивных перфораторов, спускаемых в скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ).

Устройство для обработки призабойной зоны скважины и способ обработки призабойной зоны скважины // 2487237

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения эффективности обработки призабойной зоны скважины. .

Взрыватель для скважинной аппаратуры // 2340764

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

Устройство с нанодиодом и нанопереключателем для использования в стволе скважины и способ его работы // 2320858

Устройство передачи детонации кумулятивного перфоратора и его узел // 2307237

Изобретение относится к устройствам передачи детонации кумулятивных перфораторов. .

Скважинный прибор для телеметрии и активации малодебитных и простаивающих нефтяных скважин // 2296857

Изобретение относится к области эксплуатации скважин и может быть использовано для активации малодебитных и простаивающих нефтяных и газовых скважин. .

Скважинный инструмент для установки в скважине и способ для активации скважинного инструмента для использования в стволе скважины // 2287669

Изобретение относится к строительству и эксплуатации скважин и может быть использовано для активации скважинных инструментов, в частности при перфорации, установке пакеров.

Взрыватель для скважинной аппаратуры // 2274734

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к прострелочно-взрывной аппаратуре. .

Устройство для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах // 2612170

Изобретение относится к прострелочно-взрывной аппаратуре, а именно к средствам инициирования взрывной цепи корпусных кумулятивных перфораторов. Устройство для возбуждения детонации содержит корпус и размещенные в нем ударный механизм и узел инициирования детонации. Узел инициирования детонации гидравлически изолирован от скважины уплотнительными элементами, а ударный механизм выполнен в виде втулки с бойком, размещенным внутри последней и удерживаемым в ней при помощи фиксатора. В корпусе закреплена воронка с подвижно установленным ударником, выполненным с возможностью контактирования с бойком ударного механизма, на одном конце которого установлен резиновый колпачок, на другом размещены уплотнительные кольца, причем фиксатор бойка выполнен в виде цилиндрического пояска. Обеспечивается повышение надежности срабатывания и упрощение конструкции ударного механизма. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Скважинный перфоратор с интегрированным инициирующим устройством // 2613648

Группа изобретений относится к области прострелочно-взрывных работ. Устройство для перфорации скважин содержит по меньшей мере один перфорационный заряд; инициирующее устройство, которое содержит баллистическую цепь, приспособленную для поджигания по меньшей мере одного перфорационного заряда, при этом баллистическая цепь содержит детонатор и детонаторный шнур; и баллистический перекрывающий затвор, расположенный между детонатором и детонаторным шнуром, причем баллистический перекрывающий затвор предотвращает воспламенение детонаторного шнура, и при этом баллистический перекрывающий затвор выполнен с возможностью удаления из позиции между детонатором и детонаторным шнуром при поступлении команды с поверхности. Обеспечивается предотвращение преждевременной детонации скважинного перфоратора, одновременно сокращается объем операций с электропроводкой, выполняемых на поверхности. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы // 2646927

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, а именно к конструктивной части перфорационных систем, спускаемых в нефтяные или газовые скважины на геофизическом кабеле и инициируемым электродетонаторами, и может быть применено для перфорации разрозненных интервалов за одну спускоподъемную операцию. Устройство содержит корпус устройства, электродетонатор, шнур детонирующий, электрический провод, устройство передачи детонации, поршень. Поршень расположен в корпусе, выполненном в виде цилиндра со ступенчатым сквозным отверстием, имеет уплотнительную и инициирующую части и зафиксирован в корпусе от перемещения фиксирующей шайбой. Поршень изолирован от корпуса втулкой-изолятором и изолирующей шайбой. В механическую цепочку переключения контактов дополнительно включен электронный блок переключения контактов, выполненный в виде электронного ключа, срабатывающего от изменения состояния датчика. Обеспечивается срабатывание только одного из нескольких электродетонаторов перфорационной системы от подачи одного импульса с взрывного прибора в строгой последовательности снизу вверх. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.