ЗАРЯД ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИН Российский патент 1997 года по МПК E21B43/117 F42B1/02 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для использования в прострелочно-взрывной аппаратуре для вскрытия продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин.

Известно решение [1] в котором в кумулятивном заряде перфоратора, включающем корпус, с зарядом взрывчатого вещества, облицовка выемки выполнена из легкоплавкого металла, чтобы увеличить пробивную способность заряда, так как это позволит избавиться в процессе схлопывания облицовки продуктами детонации от образования монолитного песта, приводящего к закупориванию пробитого канала. Однако пробивная способность остается недостаточной.

Известен заряд для перфорации скважин, включающий детонирующий шнур и кумулятивные заряды, содержащий корпус с зарядом взрывчатого вещества [2] Детонация к заряду взрывчатого вещества передается через оболочку шнура и стенку корпуса. Давление инициирования от скользящей ударной волны мало и, как следствие, вероятность срабатывания зарядов составляет 50-70% По этой причине низка эффективность работ по перфорации скважин.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является сформировать в грунте незапестованный перфорационный канал.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение эффективности срабатывания заряда и надежности его работы.

Указанный результат достигается тем, что в заряде для перфорации скважин, включающем детонирующий шнур и кумулятивный заряд, содержащий корпус с зарядом взрывчатого вещества, со стороны детонирующего шнура заряд взрывчатого вещества относительно стенки корпуса установлен с зазором. Отношение величины зазора к толщине стенки корпуса выбирают в интервале 1.7, а параметры детонирующего шнура выбирают из следующих соотношений
1 где ρ_вв плотность взрывчатого вещества детонирующего шнура;
d_ВВ-Ш диаметр взрывчатого вещества детонирующего шнура;
D_ш наружный диаметр детонирующего шнура;
Δ_об толщина оболочки детонирующего шнура;
ρ_об плотность оболочки детонирующего шнура;
Δ_к толщина стенки корпуса кумулятивного заряда;
ρ_к плотность корпуса кумулятивного заряда.

Расположение заряда ВВ относительно стенки корпуса со стороны детонирующего шнура с зазором приводит к тому, что повышается темп ввода энергии в заряд взрывчатого вещества. При отсутствии зазора, из-за циркуляции ударных волн от детонирующего шнура через корпус, заряд взрывчатого вещества нагружается медленно. Благодаря зазору, скорость стенки корпуса достигает величины, близкой к конечной в момент удара по ВВ заряда, и тем самым повышается эффективность работы заряда перфоратора и надежность его работы.

Выбор интервала от 1 до 7 отношения высоты зазора к толщине стенки сделан в связи с тем, что только в этом случае стенка корпуса успевает набрать скорость и сформировать ударную волну в заряде ВВ.

При отношении меньше 1 стенка корпуса не успевает набрать достаточную скорость, поэтому результат не достигается.

Вследствие того, что ударная волна от ДШ скользящая, стенка корпуса в зазоре разворачивается и летит под углом, и ударяет в корпус кумулятивного заряда, а не по ВВ, при отношении больше 7.

Параметры ДШ и стенки корпуса определены из следующих соображений.

В промышленных ДШ, имеющейся номенклатуры диаметр ВВ составляет 4.6 мм. Чтобы передать детонацию к кумулятивному заряду, оболочка ДШ должна быть минимально возможной и, в то же время, иметь достаточную механическую прочность.

Обеспечивающая герметичность кумулятивного заряда стенка корпуса должна быть также минимальной для снижения потерь энергии ударной волны от ДШ.

Если , то такие ДШ не приемлемы к кумулятивным зарядам, из бризантных ВВ детонации не будет передаваться надежно. Когда ДШ удовлетворяет требованиям формулы настоящего изобретения инициирование заряда перфоратора будет происходить надежно.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства.

Заряд для перфорации скважин включает в себя детонирующий шнур 1 и кумулятивный заряд, содержащий корпус 2 и заряд взрывчатого вещества 3. Детонирующий шнур 1 состоит из оболочки 4 и взрывчатого вещества 5. Кумулятивная выемка покрыта облицовкой 6.

Примером конкретного выполнения служит заряд для перфорации скважин, включающий в себя детонирующий шнур ДШТТ 180/800 (поз. 1) и имеющий наружный диаметр ≈ 8,5 мм. Наружная оболочка шнура (поз. 4) полиэтиленовая, толщиной ≈ 1 мм. Заряд ВВ (поз. 5) детонирующего шнура из гексогена плотность ≈ 1,6 г/см³.

Корпус (поз. 2) кумулятивного заряда выполнен из алюминия, а толщина стенки корпуса под ДШ равна 0,85 мм. Заряд взрывчатого вещества (поз. 3) имеет плотность 1,85 г/см³ и выполнен из состава ВВ массой 19 г. Воздушный зазор между зарядом ВВ и стенкой корпуса в зоне ДШ равен 1,5.2 мм. Кумулятивная выемка заряда ВВ покрыта облицовкой из меди.

С предлагаемым устройством были проведены испытания, которые показали, что глубина пробивания кумулятивной струей стальной преграды составила 90. 100 мм, а диаметр входного отверстия ≈ 14 мм. При более чем 1000 испытаний кумулятивного заряда не зафиксировано ни одного несрабатывания.

Работает устройство следующим образом. При инициировании детонации в детонационном шнуре поз. 1 ударная волна, распространяясь через оболочку ДШ (поз. 4), взаимодействует со стенкой корпуса поз. 2 кумулятивного заряда, которая начинает двигаться в зазоре с ускорением. После достижения предельной скорости, стенка корпуса 2 ударом возбуждает детонацию в заряде взрывчатого вещества (поз. 3). Распространяясь по заряду ВВ (3) детонация вызывает схлопывание кумулятивной облицовки (поз. 6) и формирование кумулятивной струи. Благодаря выбранному зазору и достижению наибольшей скорости движения стенки корпуса (поз. 2), обеспечивается надежность инициирования заряда ВВ (поз. 3). Тем самым, повышается эффективность работы заряда перфоратора и надежность его работы.

Использование: в горной промышленности и предназначено для использования в прострелочно-взрывной аппаратуре для вскрытия продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин. Обеспечивает повышение эффективности заряда и надежности его работы. Сущность изобретения: заряд для перфорации скважин включает детонирующий шнур и кумулятивный заряд. Последний содержит корпус с зарядом взрывчатого вещества. Со стороны детонирующего шнура заряд взрывчатого вещества относительно стенки корпуса установлен с зазором. Величина зазора (l), толщина стенки корпуса ( Δ_к ) и параметры детонирующего шнура выбираются из следующих соотношений : 1 ≅ l/Δ_к≅ 7 и , где l - величина заряда между стенкой корпуса кумулятивного заряда и зарядом взрывчатого вещества, мм; Δ_к - толщина стенки корпуса кумулятивного заряда, мм; ρ_вв - плотность ВВ детонирующего шнура (ДШ), г/см³; d_ВВ-Ш - диаметр ВВ ДШ, мм; D_Ш - наружный диаметр ДШ, мм; Δ_об - толщина оболочки ДШ, мм; ρ_об - плотность оболочки ДШ, г/см³; ρ_к - плотность корпуса кумулятивного заряда, г/см³. 1 ил.

Заряд для перфорации скважин, включающий детонирующий шнур и кумулятивный заряд, содержащий корпус с зарядом взрывчатого вещества, отличающийся тем, что со стороны детонирующего шнура заряд взрывчатого вещества относительно стенки корпуса установлен с зазором, причем величина зазора (l), толщина стенки корпуса (Δ_к) и параметры детонирующего шнура выбираются из следующих соотношений:
1 ≅ l/Δ_к ≅ 7;

где l величина зазора между стенкой корпуса кумулятивного заряда и зарядом взрывчатого вещества, мм;
Δ_к - толщина стенки корпуса кумулятивного заряда, мм;
ρ_вв - плотность взрывчатого вещества детонирующего шнура, г/см³;
d_вв.ш диаметр взрывчатого вещества детонирующего шнура, мм;
D_ш наружный диаметр детонирующего шнура, мм;
Δ_об - толщина оболочки детонирующего шнура, мм;
ρ_об - плотность оболочки детонирующего шнура, г/см³;
ρ_к - плотность корпуса кумулятивного заряда, г/см³.