КУМУЛЯТИВНЫЙ СКВАЖИННЫЙ ПЕРФОРАТОР Российский патент 2003 года по МПК E21B43/117 

Изобретение относится к устройствам для перфорирования скважин - к кумулятивным перфораторам.

Известен кумулятивный скважинный перфоратор (патент РФ 2059806, кл. 6 Е 21 В 43/117, 1996), состоящий из нескольких модулей, соединенных между собой шарнирным соединением. Модуль перфоратора представляет собой корпус, выполненный в виде полого цилиндра, на противоположных концах которого установлены крышка и дно. На крышке и дне смонтированы элементы шарнирного соединения, соответственно серьга и кронштейн. Шарнирное соединение модулей обеспечивается установкой оси в предварительно совмещенные отверстия серьги и кронштейна. Фиксация оси в шарнирном соединении осуществляется шайбой и шплинтом. Боевая цепь между модулями выполнена в виде гибкой огневой связи, установленной между крышкой и дном.

Недостатком такого устройства является сложность конструкции, низкая надежность работы перфоратора и невозможность применения более совершенных устройств передачи детонации.

Известен также кумулятивный скважинный перфоратор (патент РФ 2081305, от 10.06.1997, кл. 6 Е 21 В 43/117), содержащий корпус, выполненный из отдельных модулей, имеющих кумулятивные заряды и детонационные каналы и соединенных между собой переходниками с устройствами передачи детонации. Переходники выполнены из двух шарнирно соединенных звеньев, изготовленных одно с цилиндром со сферической головкой, а другое - со сферическим ложементом, расположенным внутри корпуса звена. В последнем выполнены сопряженные друг с другом паз и отверстия. В звеньях выполнены каналы с металлическими перегородками, заполненные взрывчатым составом и сообщающиеся с устройством передачи детонации.

Недостатком такого устройства является сложность конструкции.

Целью настоящего изобретения является устранение этих недостатков.

Это достигается тем, что в известном кумулятивном скважинном перфораторе, содержащем корпус в виде ряда секций с верхними и нижними герметично установленными крышками и кумулятивными зарядами, переходники, выполненные в виде двух полусферических звеньев с осевыми каналами, и устройство передачи детонации, в заявляемом техническом решении кумулятивные заряды смонтированы в каркасах, переходники установлены в полой цилиндрической обойме и зафиксированы в ней стопорами, стыковочные элементы секций на крышках идентичны стыковочным элементам переходников, а устройство передачи детонации выполнено из гибких отрезков детонирующих шнуров, концы которых снабжены пассивными и активными усилителями детонации, размещены в крышках корпуса и в звеньях переходников, зафиксированы и изолированы заглушками, причем заглушки в крышках установлены герметично, а величина зазора между заглушкой и пассивным усилителем детонации в верхней крышке выбрана с возможностью прекращения передачи детонации при нарушении герметичности секции и заполнения зазора в скважине жидкостью. Причем каркасы выполнены в виде центрирующих колец, связанных спиральной лентой с отверстиями, являющейся частью полого правильного многогранника с числом граней, соответствующих фазе взаимного направления зарядов.

Заводская сборка и контроль секций и шарнирных переходников значительно повышает надежность работы перфоратора, а возможность стыковать секции непосредственно между собой или через шарнирные переходники обеспечивает наиболее эффективные условия их использования в скважине практически любой конфигурации.

На фиг.1 представлена стыковка непосредственно секций перфоратора между собой; на фиг. 2 - стыковка секций через шарнирный переходник; на фиг.3 изображен каркас с кумулятивными зарядами; на фиг.4 дано сечение А-А на фиг. 1; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.6 показан узел В на фиг.1 и фиг. 2.

Кумулятивный скважинный перфоратор содержит корпус в виде ряда секций 1 с верхними крышками 2 и нижними крышками 3. Внутри секций смонтированы каркасы 4 с кумулятивными зарядами 5, закрепленными с помощью гаек 6. Шарнирный переходник выполнен в виде полусферических звеньев 7 и 8 с осевыми каналами. Звенья установлены в обойме 9 и зафиксированы в ней стопорами 10. Стыковочный элемент 11 верхней крышки 2 выполнен идентичным со стыковочным элементом 12 полусферического звена 8, а стыковочный элемент 11 нижней крышки 3 - идентичным со стыковочным элементом 13 полусферического звена 7. Устройство передачи детонации выполнено из отрезков детонирующих шнуров 14 и 15, размещенных соответственно в осевых каналах секций и переходников. Концы этих шнуров снабжены пассивным 16 и активным 17 усилителями детонации, зафиксированы стопорными кольцами 18 и изолированы заглушками 19 и 20. Величина зазора "Г" между заглушкой 20 и пассивным усилителем детонации 16 выбрана такой, что при нарушении герметичности секции и заполнения этого зазора в скважине жидкостью передача детонации прекращается. Каркас выполнен в виде центрирующих колец 21, связанных спиральной лентой 22 с отверстиями для крепления кумулятивных зарядов. Лента выполнена в виде спирали с шагом, определяемым шагом размещения кумулятивных зарядов, и представляет собой часть полого правильного многогранника с числом граней, соответствующих фазе взаимного направления зарядов. Сквозные отверстия 23 в крышках и в полусферических звеньях переходников предназначены для использования при проведении сборочных и монтажных работ как в заводских условиях, так и на скважине.

Кумулятивный скважинный перфоратор используется следующим образом. Секции и переходники перфоратора изготавливаются, снаряжаются и испытываются в заводских условиях и на скважину доставляются отдельно. Количество секций и переходников в перфораторе в каждом конкретном случае определяется размерами пластов и конфигурацией скважины. Инициирующий импульс через детонирующее устройство секций и переходников передается сверху вниз. В зоне стыковки активный усилитель детонации 17 усиливает этот импульс, что позволяет надежно пробить заглушки 19 и 20 и передать этот импульс через пассивный усилитель 16 далее по огневой цепи. В случае нарушения герметизации секции и заполнения секции и зазора "Г" жидкостью передача импульса к пассивному усилителю детонации ослабевает, и огненная цепь прерывается. Это позволяет предотвратить неэффективное срабатывание кумулятивных зарядов в последующей цепочке и сохранить их для дальнейшего использования.

Заявляемый перфоратор изготавливается и испытывается на существующем промышленном оборудовании. Основные узлы проверены на работоспособность.

Результаты патентных исследований и возможность практической реализации заявляемого кумулятивного скважинного перфоратора позволяют установить соответствие его условиям патентоспособности изобретения, а именно: новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.

Изобретение относится к устройствам для перфорирования скважин - к кумулятивным перфораторам. Обеспечивает упрощение конструкции, повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей. Сущность изобретения: устройство содержит корпус в виде ряда секций с верхними и нижними герметично установленными крышками и кумулятивными зарядами, переходники, выполненные в виде двух полусферических звеньев с осевыми каналами, и устройство передачи детонации. Кумулятивные заряды смонтированы в каркасах. Переходники установлены в полой цилиндрической обойме и зафиксированы в ней стопорами. Стыковочные элементы секций на крышках идентичны стыковочным элементам переходников. Устройство передачи детонации выполнено из гибких отрезков детонирующих шнуров. Их концы снабжены пассивными и активными усилителями детонации, размещены в крышках корпуса и в звеньях переходников, зафиксированы и изолированы заглушками. Заглушки в крышках установлены герметично. Величина зазора между заглушкой и пассивным усилителем детонации в верхней крышке выбрана с возможностью прекращения передачи детонации при нарушении герметичности секции и заполнения зазора в скважине жидкостью. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Кумулятивный скважинный перфоратор, содержащий корпус в виде ряда секций с верхними и нижними герметично установленными крышками и кумулятивными зарядами, переходники, выполненные в виде двух полусферических звеньев с осевыми каналами, и устройство передачи детонации, отличающийся тем, что кумулятивные заряды смонтированы в каркасах, переходники установлены в полой цилиндрической обойме и зафиксированы в ней стопорами, стыковочные элементы секций на крышках идентичны стыковочным элементам переходников, а устройство передачи детонации выполнено из гибких отрезков детонирующих шнуров, концы которых снабжены пассивными и активными усилителями детонации, размещены в крышках корпуса и в звеньях переходников, зафиксированы и изолированы заглушками, причем заглушки в крышках установлены герметично, а величина зазора между заглушкой и пассивным усилителем детонации в верхней крышке выбрана с возможностью прекращения передачи детонации при нарушении герметичности секции и заполнения зазора в скважине жидкостью. 2. Перфоратор по п. 1, отличающийся тем, что каркасы выполнены в виде центрирующих колец, связанных спиральной лентой с отверстиями, являющейся частью полого правильного многогранника с числом граней, соответствующих фазе взаимного направления зарядов.