КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД И ЕГО ОБЛИЦОВКА Российский патент 2009 года по МПК F42B1/28 

Изобретение относится к кумулятивным зарядам, в частности, используемым при прострелочно-взрывных работах в скважинах и может входить в состав кумулятивных перфораторов.

Известны кумулятивные заряды, содержащие корпус, заполненный взрывчатым веществом с кумулятивной выемкой и облицовкой, промежуточный детонатор (см. например, описания изобретений к патентам RU 2193152, 7 F42B 1/028, опубликованное 2002.11.20; RU 2239150, 7 F42B 1/028, опубликованное 2004.10.27; RU 2250359, 7 E21B 43/117, F42B 1/028, опубликованное 2005.4.20).

Недостатками известных кумулятивных зарядов являются недостаточная стабильность работы и недостаточный размер диаметра отверстия, получаемого при срабатывании заряда.

Ближайшим аналогом является заряд перфоратора (см., например, описание изобретения к патенту RU 2250359, 7 E21B 43/117, F42B 1/028, опубликованное 2005.04.20), содержащий осесимметричную шашку взрывчатого вещества в корпусе с открытой полостью в форме сферического сегмента в теле шашки, прилегающую к поверхности полости облицовку, выполненную из инертного материала, и детонатор на торце, противоположном облицовке.

Недостатками ближайшего аналога являются недостаточная стабильность работы и недостаточный размер диаметра отверстия, получаемого при срабатывании заряда.

Технический результат выражается в получении увеличенного диаметра отверстия при срабатывании кумулятивного заряда и стабильности его работы.

Сущность кумулятивного заряда выражается в том, что он содержит в корпусе осесимметричную шашку взрывчатого вещества с открытой полостью в форме сферического сегмента в теле шашки, прилегающую к поверхности полости облицовку, выполненную из инертного материала, и промежуточный детонатор в торце корпуса, противоположном облицовке. Облицовка выполнена полусферической с развальцованным краем, стороны которого выполнены как части торов с радиусами, превышающими размеры облицовки и образующими между своими противолежащими сторонами угол порядка не менее 110 градусов и не более 180 градусов. Боковая сторона развальцованного края плотно прижата к внутренней стороне корпуса.

В одном из вариантов кумулятивного заряда внутри шашки на стороне облицовки, направленной в сторону промежуточного детонатора, установлен сферический или цилиндрический элемент из материала с низкой плотностью.

Сущность кумулятивного заряда перфоратора поясняется чертежами, где

на фиг.1 показан вид в продольном сечении;

на фиг.2 показан вид в продольном сечении с цилиндрическим элементом;

на фиг.3 показан вид в продольном сечении со сферическим элементом.

Кумулятивный заряд перфоратора содержит осесимметричную шашку 1 взрывчатого вещества в корпусе 2 с открытой полостью в форме сферического сегмента в теле шашки, прилегающую к поверхности полости облицовку 3, выполненную из инертного материала, и промежуточный детонатор 4 в торце корпуса 2, противоположном облицовке 3.

Облицовка 3 выполнена полусферической с развальцованным краем 6. Стороны развальцованного края 6 выполнены как части торов с радиусами не менее размеров облицовки 3 и образующими между противолежащими частями сторон угол α порядка не менее 110 градусов и не более 180 градусов (фиг.1, 2, 3).

Боковая сторона развальцованного края 6 плотно прижата к внутренней стороне корпуса 2 (фиг.1, 2, 3). Развальцованный край 6 облицовки 3 позволяет сформировать зазор между корпусом 2 и облицовкой 3, в который запрессовано взрывчатое вещество с определенной плотностью, меньшей, чем плотность взрывчатого вещества над полусферической частью облицовки 3.

Облицовка 3 может быть выполнена металлической из пластичного материала типа меди или сплава меди.

Внутри шашки на стороне облицовки 2, направленной в сторону промежуточного детонатора 4, может быть установлен сферический (фиг.3) или цилиндрический элемент 5 (фиг.2). Элемент 5 выполнен из пластичного материала с низкой плотностью.

Работа кумулятивного заряда и его облицовки осуществляется следующим образом.

При взрыве осесимметричной шашки 1 от промежуточного детонатора 4 происходит высокоскоростное обжатие облицовки 3. Детонационная волна нагружает облицовку 3 таким образом, что вершина полусферы облицовки 3 продавливается во внутрь центральной части и формирует струю, которая имеет максимальную скорость порядка 4000 м/сек. При прохождении детонационной волны по образующей облицовки 3 вниз происходит схлопывание нижней части облицовки 3 вместе с развальцованными краями 6 облицовки 3. Развальцованный край 6 облицовки 3 обеспечивает создание дополнительной высокоскоростной, небольшой длины, кумулятивной струи. Создается многослойная структура струи. Скорость струи около 2000-2500 м/сек. Многослойная струя имеет диаметр значительно больше, чем струя, сформированная классической конусной облицовкой. Это дает получение значительного увеличения входного отверстия при перфорации, диаметром не менее 24-26 мм, при глубине 150-250 мм. При использовании элемента 5 пластичного материала с низкой плотностью, который в процессе формирования центральной части кумулятивной струи оказывается внутри, масса центральной части струи увеличивается, что приводит к увеличению диаметра кумулятивной струи и при схлопывании боковой поверхности облицовки 3 получают диаметр центральной части струи значительно больше, чем при работе сферической облицовки 3 без элемента 5. Для получения при перфорации большего отверстия используют пластичные материалы для облицовки 3, которые под воздействием детонационной волны растягиваются, формируя центральную часть струи, в которой распределяется элемент 5. Установка элемента 5 на полу сферической облицовке 3 внутри осесимметричной шашки 1 создает условия, когда в процессе выворачивания облицовки 3 элемент 5 остается внутри струи и перемещается вместе с ней. Использование элемента 5 из пластичного материала низкой плотности обеспечивает сохранение его распределенной формы внутри струи при прохождении скважинной жидкости за пределами перфоратора, что обеспечивает сохранение целостности струи и уменьшает риск вылета элемента 5 за пределы основной струи в момент прохождения межколонного флюида за счет торможения основной струи.

Кумулятивный заряд с облицовкой используется при прострелочно-взрывных работах в скважинах и может входит в состав кумулятивных перфораторов. Кумулятивный заряд содержит корпус с осесимметричной шашкой взрывчатого вещества, выполненной с открытой полостью в форме сферического сегмента в ее теле, и промежуточный детонатор в торце корпуса, противоположном облицовке. К поверхности полости шашки прилегает облицовка из инертного материала, выполненная полусферической с развальцованным краем, стороны которого выполнены в виде частей торов с радиусами, превышающими размеры облицовки, с образованием между противолежащими частями угла не менее 110 градусов и не более 180 градусов. Боковая сторона развальцованного края плотно прижата к внутренней стороне корпуса. Увеличивается диаметр пробиваемого отверстия. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Кумулятивный заряд, содержащий корпус с осесимметричной шашкой взрывчатого вещества, выполненной с открытой полостью в форме сферического сегмента в ее теле, прилегающую к поверхности полости шашки облицовку, выполненную из инертного материала, и промежуточный детонатор в торце корпуса, противоположном облицовке, отличающийся тем, что облицовка выполнена полусферической с развальцованным краем, стороны которого выполнены в виде частей торов с радиусами, превышающими размеры облицовки, с образованием между противолежащими частями угла не менее 110° и не более 180°, при этом боковая сторона развальцованного края плотно прижата к внутренней стороне корпуса.

2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что облицовка выполнена металлической из пластичного материала типа меди или сплава меди.

3. Заряд по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что внутри шашки на стороне облицовки, направленной в сторону промежуточного детонатора, установлен сферический или цилиндрический элемент из материала с низкой плотностью.

4. Облицовка кумулятивного заряда, выполненная из инертного материала, отличающаяся тем, что она выполнена полусферической с развальцованным краем, стороны которого выполнены в виде частей торов с радиусами, превышающими размеры облицовки, с образованием между противолежащими частями угла не менее 110° и не более 180°.

5. Облицовка по п.4, отличающаяся тем, что она выполнена металлической из пластичного материала типа меди или сплава меди.