УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИНЫ Российский патент 1999 года по МПК E21B43/117 

Изобретение относится к горной промышленности и может найти применение в прострелочно-взрывных работах при вскрытии продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство, включающее корпус с зарядом взрывчатого вещества и облицовку выемки, выполненную из легкоплавкого металла [1].

Недостатком устройства является низкая пробивная способность.

Известно устройство для перфорации скважины, включающее детонирующий шнур и кумулятивный заряд, содержащий корпус с зарядом взрывчатого вещества. Детонация к заряду взрывчатого вещества передается через оболочку шнура и стенку корпуса [2].

Недостатком устройства является то, что давление инициирования от скользящей ударной волны мало и, как следствие, вероятность срабатывания заряда составляет 50 - 70%. По этой причине низка эффективность работ по перфорации скважин.

Известно устройство для перфорации скважины, включающее детонирующий шнур и кумулятивный заряд, содержащий корпус и заряд взрывчатого вещества, установленный относительно стенки корпуса с зазором со стороны детонирующего шнура [3].

Расположение заряда взрывчатого вещества 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 взрывчатому веществу заряда. Тем самым повышается вероятность срабатывания заряда и повышается пробивная способность.

Недостатком устройства является то, что под действием ударной волны от детонирующего шнура стенка корпуса в зазоре разворачивается, летит под углом и ударяет по взрывчатому веществу не по его центру, а в смещенной от центра точке. При этом детонация взрывчатого вещества приводит к образованию смещенной от центра кумулятивной струи и снижению пробивной способности.

В предложенном устройстве решается задача повышения пробивной способности за счет исключения смещения при подводе ударной волны к взрывчатому веществу.

Задача решается тем, что в устройстве для перфорации скважины, включающем детонирующий шнур, корпус, заряд взрывчатого вещества, установленный с зазором со стороны детонирующего шнура, и облицовку, согласно изобретению, зазор со стороны детонирующего шнура выполнен с цилиндрической частью, переходящей в расширяющуюся коническую часть, с площадью основания конической части, большей площади основания заряда взрывчатого вещества в месте их соприкосновения, с длиной цилиндрической части, большей ее диаметра, с углом конусности конической части от 90 до 120^o, при этом зазор заполнен высокочувствительным взрывчатым веществом низкой плотности. Коническая форма зазора со стороны взрывчатого вещества может быть выполнена переходящей в цилиндрическую форму.

Признаками изобретения являются:
1. детонирующий шнур;
2. корпус;
3. заряд взрывчатого вещества;
4. установление заряда взрывчатого вещества с зазором со стороны детонирующего шнура;
5. облицовка;
6. выполнение зазора со стороны детонирующего шнура с цилиндрической частью, переходящей в расширяющуюся коническую часть;
7. площадь основания конической части больше площади основания заряда взрывчатого вещества в месте их соприкосновения;
8. длина цилиндрической части зазора больше ее диаметра;
9. угол конусности конической части от 90 до 120^o;
10. заполнение всего зазора высокочувствительным взрывчатым веществом низкой плотности;
11. выполнение конической формы зазора со стороны заряда взрывчатого вещества, переходящей в цилиндрическую форму.

Признаки 1 - 5 являются общими с прототипом, признаки 6 - 10 являются существенными отличительными признаками изобретения, признак 11 является частным признаком изобретения.

С увеличением глубины перфорационных отверстий продуктивность скважин возрастает. В данном устройстве решается задача повышения пробивной способности кумулятивного заряда перфоратора, а следовательно, задача увеличения глубины перфорационных отверстий скважины.

На фиг. 1 представлено устройство для перфорации скважин, на фиг. 2 представлено выполнение конической формы зазора со стороны заряда взрывчатого вещества, переходящей в цилиндрическую форму.

Устройство для перфорации скважины включает детонирующий шнур 1, корпус 2 и заряд взрывчатого вещества 3, установленный с зазором, выполненным с цилиндрической частью 4, обращенной к детонирующему шнуру 1, и расширяющейся конической частью 5, обращенной широкой частью к заряду взрывчатого вещества 3. Длина цилиндрической части 4 больше ее диаметра. Угол конусности конической части 5 от 90 до 120^o. Площадь основания конической части больше площади основания заряда взрывчатого вещества 3 в месте их соприкосновения. Цилиндрическая 4 и коническая 5 части заполнены высокочувствительным взрывчатым веществом низкой плотности 6. Заряд взрывчатого вещества 3 изнутри покрыт облицовкой 7.

На фиг. 2 представлена коническая часть 5, имеющая со стороны заряда взрывчатого вещества 3 следующую цилиндрическую часть 8.

Устройство работает следующим образом.

При инициировании детонации в детонационном шнуре 1 ударная волна возбуждает детонацию в высокочувствительном взрывчатом веществе низкой плотности 6. Оптимальная плотность высокочувствительного взрывчатого вещества низкой плотности 6 составляет 1,3 - 1,5 г/см³. За счет высокой чувствительности, обеспечиваемой низкой плотностью высокочувствительного взрывчатого вещества 6, облегчается подрыв (передача детонации) от детонационного шнура 1. В цилиндрической части 4 высокочувствительного взрывчатого вещества низкой плотности 6 происходит выравнивание фронта детонации. Длина цилиндрической части 4 больше ее диаметра обеспечивает необходимую степень выравнивания фронта детонации. В конической части 5 высокочувствительного взрывчатого вещества низкой плотности 6 происходит увеличение мощности детонации до величины, необходимой для подрыва (детонации) заряда взрывчатого вещества 3 высокой плотности. Угол конусности конической части 5 от 90 до 120^o обеспечивает необходимую степень увеличения мощности передачи детонации к заряду взрывчатого вещества 3. Площадь основания конической части высокочувствительного взрывчатого вещества низкой плотности 6 больше площади основания заряда взрывчатого вещества 3 в месте их соприкосновения обеспечивает равномерную передачу детонации заряду взрывчатого вещества 3. За счет равенства площади контакта высокочувствительного взрывчатого вещества низкой плотности 6 и заряда взрывчатого вещества 3 при детонации в заряд взрывчатого вещества 3 входит плоская ударная волна. Оптимальная масса заряда взрывчатого вещества 3 составляет от 16 до 23 г. Плотность заряда взрывчатого вещества 3 не менее 1,82 г/см³. При детонации заряда взрывчатого вещества 3 происходит схлопывание облицовки 7 и формирование кумулятивной струи, образующей перфорационный канал в обсадной колонне и окружающей породе вокруг скважины.

В случае, если коническая часть 5 имеет со стороны заряда взрывчатого вещества 3 следующую цилиндрическую часть 8, происходит исключение крайних зон в острых углах конуса и более полное использование мощности высокочувствительного взрывчатого вещества 6.

Высокочувствительное взрывчатое вещество низкой плотности 6 может быть выполнено из октогена марки Б, из октогена ОМА и т.п. Заряд взрывчатого вещества 3 может быть выполнен из пластифицированного октогена ОМА и т.п.

Пример 1. В устройстве для перфорации скважины используют детонирующий шнур 1 марки ДШТ 200, имеющий наружный диаметр 6,2 мм. Заряд взрывчатого вещества 3 выполнен из пластифицированного октогена ОМА и имеет плотность 1,82 г/см³ и массу 19 г. Зазор выполнен с цилиндрической частью 4 длиной 3,5 мм и диаметром 2,5 мм, переходящей в расширяющуюся коническую часть 5 с углом конусности 100^o. Длина всего зазора, заполненного высокочувствительным взрывчатым веществом низкой плотности 6, составляет 7 мм. Цилиндрическая 4 и коническая 5 части заполнены высокочувствительным взрывчатым веществом 6 из октогена ОМА с плотностью 1,4 г/см³. Испытания устройств показали, что глубина пробивания кумулятивной струей стальной преграды составила 145 мм. При более чем 1000 испытаний кумулятивного заряда не зафиксировано ни одного несрабатывания.

Варьирование угла конусности конической части от 90 до 120^o приводит к аналогичному результату.

Пример 2. Выполняют, как пример 1. Коническая часть 5, имеющая со стороны заряда взрывчатого вещества 3 следующую цилиндрическую часть 8, заполнена октогеном марки Б.

Применение предложенного устройства позволит повысить проблемную способность и за счет этого получать перфорационные отверстия большей глубины.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент Франции N 2522805, R 42 L 1/02, 1983.

2. Патент Франции N 2285508, E 21 B 43/117, 1976.

3. Патент РФ N 2090741, E 21 B 43/117, 1997.

Изобретение относится к горной промышленности и может найти применение в прострелочно-взрывной аппаратуре при вскрытии продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин. Обеспечивает повышение пробивной способности за счет исключения смещения при подводе ударной волны к взрывчатому веществу. Сущность изобретения: устройство для перфорации скважины включает детонирующий шнур, корпус, заряд взрывчатого вещества, установленный с зазором со стороны детонирующего шнура, и облицовку. Зазор со стороны детонирующего шнура выполнен с цилиндрической частью, переходящей в расширяющуюся коническую часть, с площадью основания конической части, большей площади основания заряда взрывчатого вещества в месте их соприкосновения, с длиной цилиндрической части, большей ее диаметра, с углом конусности конической части 90 - 120^o. Зазор заполнен высокочувствительным взрывчатым веществом низкой плотности, коническая форма зазора со стороны взрывчатого вещества может быть выполнена переходящей в цилиндрическую форму. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для перфорации скважины, включающее детонирующий шнур, корпус, заряд взрывчатого вещества, установленный с зазором со стороны детонирующего шнура, и облицовку, отличающееся тем, что зазор со стороны детонирующего шнура выполнен с цилиндрической частью, переходящей в расширяющуюся коническую часть, с площадью основания конической части, большей площади основания заряда взрывчатого вещества в месте их соприкосновения, с длиной цилиндрической части, большей ее диаметра, с углом конусности конической части 90 - 120^o, при этом зазор заполнен высокочувствительным взрывчатым веществом низкой плотности. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коническая форма зазора со стороны взрывчатого вещества выполнена переходящей в цилиндрическую форму.