УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРЫВА ТРУБ Российский патент 2002 года по МПК E21B29/02 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для обрыва труб при аварии для извлечения их из скважины.

Известен труборез (см. пат. 2093660, МПК⁶: Е 21 В 29/02, з-ка 5060137/03 от 26.08.92, опубликовано Бюл. 29, 20.10.97), содержащий корпус с верхней и нижней металлическими пробками, внутри которого размещен заряд взрывчатого вещества (ВВ) с осевым отверстием, в котором установлена система инициирования. Осевое отверстие выполнено глухим на половину высоты заряда ВВ и система инициирования нижним торцом установлена на дне осевого отверстия, причем отношение толщины каждой из металлических пробок Δ к диаметру заряда ВВ d_зар находится в интервале

Недостатком этого трубореза является неэффективное его применение для обрыва бурильных утяжеленных труб с толщиной стенок 30...60 мм.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для обрыва труб (см. патент 2119039, з-ка 96105172 от 15.03.96г. , МПК⁶ Е 21 В 29/02, опубликовано Бюл. 26, 20.09.98), содержащее соединенный с кабельной головкой корпус, в котором вдоль его оси по высоте установлены основной кумулятивный кольцевой заряд ВВ, фугасный заряд ВВ. Заряды связаны с системой инициирования, предназначенной для передачи детонации последовательно от кумулятивных зарядов ВВ к заряду фугасного действия. Выемки кумулятивных зарядов облицованы, например, медью. Заряд ВВ фугасного действия создает разрушающее давление на стенки трубы после срабатывания кумулятивных зарядов, ослабляющих прочность и пробивающих отверстия в трубе. Это известное устройство выбрано в качестве прототипа и в нем частично устранены недостатки, указанные в вышеописанном аналоге.

Недостатком прототипа является недостаточная эффективность устройства при резке толстостенных утяжеленных бурильных труб, т.к. в месте среза труба деформируется, что затрудняет ее свободное извлечение из скважины. Это происходит из-за сложности согласования друг с другом мест воздействия на трубу продуктов взрыва кумулятивного и фугасного зарядов ВВ. Воздействие продуктов взрыва фугасного заряда должно быть сконцентрировано и направлено на определенное место трубы, чтобы эффективно ее разрезать.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является надежная резка труб и уменьшение остаточного воздействия на них.

Технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства при разрезании бурильных утяжеленных труб и извлечения их из скважины.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в устройстве для обрыва труб, содержащем корпус, систему инициирования и расположенные вдоль оси по высоте последовательно кумулятивный и фугасный заряды, располагают между собой заряды таким образом, что отношение расстояния l от оси кумулятивного заряда до середины фугасного заряда к диаметру последнего d_ф находится в интервале

Такое расположение зарядов относительно друг друга позволяет оптимально согласовать место воздействия продуктов взрыва на бурильную трубу от кумулятивного и фугасного зарядов, тем самым повысить эффективность работы устройства. Следует также отметить, что располагая таким образом заряды, сводится к минимуму воздействие продуктов взрыва (ударных волн) от работы кумулятивного заряда на фугасный заряд.

При выборе расстояния между зарядами, которое удовлетворяет вышеуказанному интервалу, учитывалось негативное воздействие на обрезаемую трубу мощных потоков продуктов взрыва. Выбор оптимального расстояния позволяет снизить негативное воздействие на трубу продуктов взрыва и уменьшить деформацию трубы в месте реза.

Это происходит за счет возможности уменьшения массы ВВ кумулятивного заряда, что приводит к повышению эффективности работы устройства.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства, где
1 - корпус
2 - заряд кумулятивный
3 - заряд фугасный
4 - система инициирования
5 - система инициирования
6 - взрывпатрон
7 - колпачок
8 - переходник
Примером конкретного выполнения предлагаемого устройства может быть труборез кумулятивно-фугасного действия (ТКФ), состоящий из стального корпуса ⊘ 80 мм с толщиной стенки 5 мм, внутри которого расположен кольцевой кумулятивный заряд в виде диска ВВ. Кольцевая кумулятивная выемка облицована медью толщиной 0,6 мм. Внутри корпуса расположен также фугасный заряд ВВ в виде шашки ВВ диаметром 70 мм и длиной 120 мм. Система инициирования включает в себя отрезки детонирующего шнура и пруток из ВВ, связанные детонационно с взрывпатроном и проходящие по оси устройства. Расстояние l от оси кумулятивного заряда до середины фугасного равно 200 мм. Отношение l к диаметру фугасного заряда равно 2,86. На торце фугасного заряда установлена массивная металлическая заглушка. Сверху взрывпатрон прижимается колпачком и установлен в переходнике.

Труборез однократного действия. При взрыве корпус вместе с переходником разрушаются.

Работает труборез следующим образом.

После спуска трубореза в бурильную трубу на требуемую глубину от подрывного устройства, расположенного извне, подается электрический импульс на взрывопатрон 6, который поджат к корпусу 1 колпачком 7 и установлен в переходнике 8.

После срабатывания взрывпатрона 6 через систему инициирования 4 производится подрыв кольцевого кумулятивного заряда 2. Продукты взрыва и формируемые при схлопывании кумулятивной облицовки высокоскоростные струи воздействуют на стенки трубы, ослабляя их прочность и пробивая в них щель. Далее через систему инициирования 5 передается детонационный импульс фугасному заряду 3. При срабатывании его создается разрушающее давление на стенки трубы и последующее воздействие продуктов взрыва фугасного заряда 3 приводит к обрыву трубы в ослабленном сечении. Участок трубы в виде осколков разбрасывается в окружающий скважину грунт и в месте среза труба имеет незначительную деформацию, что позволяет свободно извлекать ее из скважины.

Используется в нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для обрыва труб при аварии и извлечении их из скважины. В корпусе установлены вдоль оси последовательно кумулятивный и фугасный заряды взрывчатого вещества. Эти заряды задействованы последовательно от системы инициирования. Расположены заряды относительно друг друга таким образом, что отношение расстояния 1 от оси кумулятивного заряда до кумулятивного заряда до середины фугасного заряда к диаметру фугасного заряда d_ф находится в интервале 2,5<1/d_ф<3. Технический результат - повышение эффективности в работе устройства. 1 ил.

Устройство для обрыва труб, содержащее корпус, систему инициирования и расположенные вдоль оси по высоте последовательно кумулятивный и фугасный заряды, отличающееся тем, что заряды расположены относительно друг друга таким образом, что отношение расстояния l от оси кумулятивного заряда до середины фугасного заряда к диаметру d_ф фугасного заряда находится в интервале
2,5 < l/d_ф < 3.