КУМУЛЯТИВНЫЙ ПЕРФОРАТОР ОДНОКРАТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК E21B43/117 

Изобретение относится к прострелочно-взрывным работам в нефтяных и газовых скважинах.

Известен корпус кумулятивного перфоратора для перфорации нефтяных и газовых скважин /RU 2185499 C1, МПК⁷ Е21В 43/117, опубл. 2002.07.20/. Корпус содержит герметизируемые при спуске в скважину сквозные отверстия, предназначенные для выхода через них кумулятивной струи после подрыва зарядов, и оппозитно расположенные на тех же осях глухие отверстия для установки в них хвостовиков тех же зарядов, при этом оси оппозитно расположенных пар отверстий смещены относительно друг друга на 90°, а каждая последующая смещенная на 90° пара оппозитно расположенных на одной оси сквозного и глухого отверстий выполнена с последовательным смещением отверстий в одну сторону для взаимной компенсации действия от подрыва зарядов.

Предложенное расположение отверстий дает максимально возможное их количество на корпусе, а также позволяет сделать минимально возможным деформацию корпуса. Но известный корпус перфоратора предназначен для многократного использования, нет попарно ориентированных посадочных отверстий под заряды, а есть только ориентация соседних посадочных отверстий под заряды под углом 90°, при этом ориентация зарядов под углом 90° относительно предыдущего малоэффективна по площади перекрытия кумулятивными струями зарядов продуктивного пласта в поперечном сечении скважины.

Известен кумулятивный перфоратор для скважины, содержащий каркас из металлических стержней, установленных по длине перфоратора, кумулятивные заряды размещенные в каркасе с выполненными в них проточками по боковой поверхности для фиксирования зарядов в стержнях каркаса, узел инициирования кумулятивных зарядов и средства экранирования взрывов, служащих также дополнительными средствами фиксации кумулятивных зарядов и стрежней каркаса в заданном положении /RU 2241115 С1, МПК⁷ Е21В 43/117, опубл. 2004.11.27/. Смежные кумулятивные заряды смещены друг относительно друга, по меньшей мере, в поперечном сечении перфоратора, на каждом шаге установки этих зарядов по длине перфоратора на одинаковый и/или разный угол в одном и/или разных направлениях отсчета угла.

Известный перфоратор обеспечивает увеличение плотности вскрытия пласта скважины при максимальном использовании рабочих параметров, однако, предлагаемая конструкция перфоратора для обеспечения четкой ориентации посадочных мест для кумулятивных зарядов имеет сложную конструкцию, требующую наличие жестких дисков, выполнение проточек в кумулятивных зарядах, также не предполагается попарная ориентация зарядов.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка конструкции перфоратора, сочетающей в себе высокую надежность и эффективность при проведении перфорации скважины.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении кумулятивного эффекта за счет обеспечения возможности максимальной площади вскрытия кумулятивными струями зарядов продуктивного пласта в поперечном сечении скважины, а также повышение надежности корпуса перфоратора.

Указанный технический результат достигается тем, что кумулятивный перфоратор однократного применения содержит герметичный корпус, внутри которого расположен каркас с посадочными местами для ориентации кумулятивных зарядов и средства инициирования зарядов, причем указанный каркас представляет собой трубу, а установленные в каркасе кумулятивные заряды имею парную ориентацию, два заряда, образующие пару, расположены относительно друг друга под углом в 90°, а нижеидущие соседние пары кумулятивных зарядов расположены в каркасе таким образом, что первое посадочное место заряда в вышележащей паре имеет тупой или острый угол смещения относительно первого посадочного места заряда нижележащей пары. Кроме того, каркас для ориентации кумулятивных зарядов может быть выполнен или в виде металлической трубы, преимущественно стальной, или в виде целлюлозно-бумажной, или в виде пластиковой трубы.

Из практики эксплуатации кумулятивных перфораторов известно, что труба, из которой выполнен корпус перфоратора, не всегда изготавливается со стабильно высокими прочностными характеристиками, что приводит к разрушению корпуса при проведении прострелочно-взрывных работ в скважине, вызывая при этом аварийные ситуации. Парная ориентация зарядов под углом 90° позволяет достичь оптимального разнесения векторов направления воздействия газовых струй сработавших зарядов на корпус перфоратора и повысить его надежность за счет снижения фугасного воздействия кумулятивных зарядов, не снижая при этом эффективности его действия. Расположение в каркасе посадочных мест для каждой пары кумулятивных зарядов, выполненных со смещением на острый или тупой угол, позволяет достичь максимальной площади перекрытия (плотности) кумулятивными струями зарядов продуктивного пласта в поперечном сечении скважины. Выполнение каркаса в виде трубы, имеющей сплошную поверхность, позволяет выполнить жесткую, четкую ориентацию кумулятивных зарядов, а полое пространство внутри трубы обеспечивает свободное соединение кумулятивных зарядов. В качестве материала, из которого изготовлен каркас, может быть использован металл или материал, приготовленный на основе целлюлозно-бумажной или пластиковой основы, т.е. такой материал, который должен обладать определенной плотностью для обеспечения требуемой жесткости для ориентации кумулятивных зарядов.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показан перфоратор, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Перфоратор содержит корпус 1, каркас 2 с посадочными местами, кумулятивные заряды. Корпус 1 загерметизирован головкой 3 и наконечником 4. Каркас 2 выполнен в виде трубы и коаксиально расположен внутри корпуса 1. Кумулятивные заряды 5 горизонтально размещены по длине каркаса 2 и последовательно соединены детонирующим шнуром 6 и узлом инициирования (например, взрывным патроном). Кумулятивные заряды 5 имеют парную ориентацию относительно друг друга, т.е. два заряда, образующие пару, расположены относительно друг друга под углом 90°. Посадочные места для соседних пар кумулятивных зарядов 5 выполнены следующим образом: первое место в вышележащей паре расположено относительно первого места нижележащей пары под углом α, который может быть как острым, так и тупым.

Собранный на поверхности скважины перфоратор опускается на каротажном кабеле или НКТ в заданный интервал скважины. При замыкании цепи (при спуске на кабеле или срабатывании инициирующего устройства при спуске на НКТ) срабатывает узел инициирования зарядов и заряды 5. Кумулятивные струи зарядов прожигают обсадную колонну скважины и часть горной породы. После проведения прострелочно-взрывных работ перфоратор поднимают на поверхность.

Изобретение относится к прострелочно-взрывным работам в нефтяных и газовых скважинах. Обеспечивает высокую надежность и эффективность при проведении перфорации скважины. Кумулятивный перфоратор содержит герметичный корпус 1. Внутри корпуса расположен каркас 2 с посадочными местами для ориентации кумулятивных зарядов 5 и средства инициирования зарядов. Каркас представляет собой трубу. Установленные в каркасе кумулятивные заряды имею парную ориентацию. Два заряда, образующие пару, расположены относительно друг друга под углом в 90°. Нижеидущие соседние пары кумулятивных зарядов расположены в каркасе таким образом, что первое посадочное место заряда в вышележащей паре имеет тупой или острый угол смещения относительно первого посадочного места заряда нижележащей пары. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Кумулятивный перфоратор однократного применения, содержащий герметичный корпус, внутри которого расположен каркас с посадочными местами для ориентации кумулятивных зарядов и средства инициирования зарядов, отличающийся тем, что указанный каркас представляет собой трубу, а установленные в каркасе кумулятивные заряды имеют парную ориентацию, два заряда, образующие пару, расположены относительно друг друга под углом в 90°, а ниже идущие соседние пары кумулятивных зарядов расположены в каркасе таким образом, что первое посадочное место заряда в вышележащей паре имеет тупой или острый угол смещения относительно первого посадочного места заряда нижележащей пары.2. Кумулятивный перфоратор по п.1, отличающийся тем, что указанный каркас выполнен в виде металлической трубы.3. Кумулятивный перфоратор по п.1, отличающийся тем, что указанный каркас выполнен в виде целлюлозно-бумажной трубы.4. Кумулятивный перфоратор по п.1, отличающийся тем, что указанный каркас выполнен в виде пластиковой трубы.