КОРПУС КУМУЛЯТИВНОГО ПЕРФОРАТОРА Российский патент 2002 года по МПК E21B43/117 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в перфораторах, предназначенных для взрывной перфорации в нефтяных и газовых скважинах.

Известны перфораторы для взрывной перфорации нефтяных и газовых скважин, представляющие собой различные устройства со смонтированными на них кумулятивными зарядами, доставляемые в скважину на трубах или на геофизическом кабеле и срабатывающие в заданном интервале при инициирования подрыва зарядов по команде операторов, находящихся на поверхности (Справочник по прострелочно-взрывной аппаратуре. Под редакцией Л.Я. Фридляндера. М., Недра, 1983; Краткий справочник по прострелочно-взрывным работам в скважинах. Под редакцией Н.Т. Григоряна. М., Недра, 1970).

Недостатками аналога являются: влияние давления и температуры на открытый заряд; возможность повреждения зарядов при их спуске; засоряемость скважины лентами, на которых размещают заряды, ограниченная глубина спуска зарядов из-за возможности их повреждения давлением и т.д.

Наиболее прогрессивной конструкцией кумулятивного перфоратора, принятой за прототип, в котором устранен целый ряд недостатков приведенного аналога, является корпусной кумулятивной перфоратор, например, моделей ПК-47, ПК-53, ПК-89, ПК-105. (Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник под редакцией Л.Я. Фридляндера. М., Недра, 1990, с.33-48).

Перфораторы по прототипу содержат сквозные, ступенчатые, герметично закрываемые при спуске в скважину отверстия, и выполненные в противоположной стенке корпуса оппозитно сквозным отверстиям и на их оси несквозные отверстия.

Недостатком прототипа является то, что выходящая кумулятивная струя и реактивная отдача заряда после его подрыва повреждают корпус перфоратора в районе ступенчатых сквозного и несквозного отверстий, выполненных оппозитно на одной оси и закрываемых при спуске в скважину герметичными крышками.

Задачей изобретения является создание корпуса перфоратора, который бы не повреждался при подрыве расположенных в корпусе в районе отверстий зарядов.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является уменьшение повреждаемости корпуса перфоратора кумулятивной струей и реактивной отдачей заряда после его подрыва и увеличение работоспособности корпуса в несколько раз.

Указанный технический результат достигается тем, что в корпусе кумулятивного перфоратора для вскрытия нефтяных и газовых скважин, содержащем сквозные, ступенчатые, герметично закрываемые при спуске в скважину отверстия и выполненные в противоположной стенке корпуса оппозитно сквозным отверстиям и на их оси несквозные отверстия согласно изобретению сквозные и несквозные отверстия выполнены на части их длины изнутри корпуса коническими, при этом больший диаметр основания конусов выполнен превышающим диаметр воронки заряда и диаметр его хвостовика, соответственно. Как вариант, в зоне отверстий и конусов установлены втулки, выполненные из условия одновременного контакта с корпусом и зарядом при установке последнего.

Выполнение сквозного и несквозного отверстий на части их длины изнутри корпуса коническими обеспечивает, во-первых, изменение направления силы воздействия кумулятивной струи и кумулятивной отдачи и уменьшение за счет этого величин сил, воздействующих перпендикулярно стенкам корпуса и деформирующих стенки, во-вторых, периферийная часть кумулятивной струи и нижней части заряда воздействует на наклонные площади и скользит по ним, уменьшая время воздействия сил на каждый элемент площадки, в-третьих, площадь контакта газов с контактной поверхностью возрастает в связи с чем удельные нагрузки на единицу площади уменьшаются, в-четвертых, результирующая сила воздействия, перпендикулярная образующей конуса, направлена под углом к толщине стенки корпуса, что увеличивает толщину стенки корпуса в направлении воздействия силы.

Приведенное обеспечивает качественное повышение работоспособности корпуса за счет уменьшения его деформаций силами, возникающими при подрыве заряда.

Установка втулок в качестве конусов позволяет заменять их при износе и деформациях, что способствует дальнейшему повышению работоспособности корпуса перфоратора.

Выполнение больших диаметров основания конусов превышающими диаметр воронки заряда и диаметр его хвостовика, соответственно, обеспечивает воздействие струи газов и хвостовика заряда на коническую часть отверстий в корпусе.

Предложенный корпус показан на чертеже, где изображены:
- на фиг.1 - поперечный разрез корпуса по отверстиям;
- на фиг.2 - поперечный разрез корпуса по отверстиям с вмонтированными в них втулками.

Корпус 1 содержит сквозные, ступенчатые, герметично закрываемые при спуске в скважину отверстия 2 и выполненные в противоположной стенке корпуса 1 оппозитно сквозным отверстиям 2 и на их оси 3 несквозные отверстия 4. Сквозные 2 и несквозные 4 отверстия выполнены на части их длины изнутри корпуса 1 коническими 5 и 6. Больший диаметр Д и Д₁ основания конусов 5 и 6 выполнен превышающим диаметр воронки заряда и диаметр его хвостовика соответственно. В качестве варианта в зоне отверстий 2 и 4 и корпусов 5 и 6 установлены втулки 7 и 8 (фиг.2), выполненные из условия одновременного контакта с корпусом и зарядом при установке последнего.

Предложенный корпус 1 работает следующим образом. После установки в корпус 1 зарядов воронкой в отверстие 2, а хвостовиком в отверстие 4, и герметичного закрытия отверстия 2 корпус 1 опускают в скважину в зону перфорации. После достижения зоны перфорации с поверхности подают импульс тока и подрывают заряды. Кумулятивная струя выходит в отверстие 2 и выбрасывает пробку. Периферийная часть кумулятивной струи воздействует на конус 5 и выходит в отверстие 2. Результирующая сила R направлена перпендикулярно образующей конуса 5 в сторону большего сечения стенки корпуса 1. Вертикальная составляющая R_b оказывается до 1,5 раз меньше результирующей силы R. Кроме того, площадь воздействия силы, равная внутренней поверхности конуса 5, уменьшает удельную величину силы на единицу площади в несколько раз. Работоспособность корпуса 1 возрастает. Дальнейшая работоспособность корпуса 1 возрастает при установке в отверстия 2 и 4 (и конусов 5 и 6) втулок 7 и 8.

Нижний конус 6 раскладывает реактивную силу R от воздействия хвостовика на вертикальную R_b и горизонтальную R_r такими же положительными результатами, как и на конусе 5. Подобное изложенному выше происходит и при использовании корпусов 1 с втулками 8, приводя к повышению работоспособности корпуса 1 и снижению его деформаций от воздействия кумулятивной струи и реакции на хвостовике заряда.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в перфораторах, предназначенных для взрывной перфорации в нефтяных и газовых скважинах. Техническим результатом является уменьшение повреждаемости корпуса перфоратора кумулятивной струей и реактивной отдачей заряда после его подрыва и увеличение работоспособности корпуса в несколько раз. Сущность изобретения: корпус содержит сквозные, ступенчатые, герметично закрываемые при спуске в скважину отверстия для зарядов и выполненные в противоположной стенке корпуса оппозитно сквозным отверстиям и на их оси несквозные отверстия для хвостовиков зарядов. Все отверстия выполнены на части их длины изнутри корпуса коническими для обеспечения скольжения периферийной части кумулятивной струи заряда, направления результирующей силы в сторону большего сечения стенки корпуса и уменьшения вертикальной составляющей силы в 1,5 раза от результирующей силы. Больший диаметр конусов выполнен превышающим диаметр воронки заряда и диаметр хвостовика соответственно. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Корпус кумулятивного перфоратора для вскрытия нефтяных и газовых скважин, содержащий сквозные, ступенчатые, герметично закрываемые при спуске в скважину отверстия для зарядов и выполненные в противоположной стенке корпуса оппозитно сквозным отверстиям и на их оси несквозные отверстия для хвостовиков зарядов, отличающийся тем, что сквозные и несквозные отверстия выполнены на части их длины изнутри корпуса коническими для обеспечения скольжения периферийной части кумулятивной струи заряда, направления результирующей силы в сторону большего сечения стенки корпуса и уменьшения вертикальной составляющей силы в 1,5 раза от результирующей силы, при этом больший диаметр конусов выполнен превышающим диаметр воронки заряда и диаметр хвостовика соответственно. 2. Корпус кумулятивного перфоратора по п. 1, отличающийся тем, что в зоне отверстий и конусов установлены втулки, выполненные из условия одновременного контакта с корпусом и зарядом при установке последнего.