УСТРОЙСТВО СТРЕЛЯЮЩЕГО ПЕРФОРАТОРА Российский патент 2011 года по МПК E21B43/117 F42B1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к устройству стреляющего перфоратора.

Описание предшествующего уровня техники

Для увеличения добычи из подземной формации стреляющий перфоратор обычно опускают в ствол скважины, проходящий через эту формацию. Стреляющий перфоратор может содержать, например, множество радиально ориентированных кумулятивных зарядов, которые детонируют для образования перфорационных каналов в формации поблизости от ствола скважины. Кумулятивные заряды могут быть размещены, например, в точках, расположенных по винтовой спирали, проходящей вокруг продольной оси стреляющего перфоратора.

Современные системы скважинных перфораторов используют отдельные компоненты для герметической перегородки, детонатора, держателя заряда, детонирующего шнура и электропроводки к скважинным перфораторам, находящимся внизу. При сооружении скважинного перфоратора все части, за исключением детонатора, монтируют вместе и перемещают к местоположению проведения операции перфорирования. В этом местоположении скважинный перфоратор открывают и устанавливают детонатор. Детонатором может быть, например, детонатор с радиочастотным предохранителем, обеспечиваемый правопреемником настоящей заявки, и этот детонатор может включать в себя адресуемый переключатель, устройство зажигания и инициирующее взрывчатое вещество (инициатор). Соответственно, установка сборки детонатора на месте перфорирования включает в себя подсоединение множества проводов в очень ограниченном пространстве.

Сущность изобретения

В соответствии с настоящим изобретением создано устройство стреляющего перфоратора для развертывания в местоположении скважины, содержащее трубчатый корпус, имеющий полый внутренний канал, встроенную загрузочную трубу, предназначенную для установки в канале корпуса и содержащую приемный резервуар инициатора с радиочастотным предохранителем, приемный резервуар электропроводки, приемный резервуар кумулятивного заряда и приемный резервуар детонирующего шнура, инициатор с радиочастотным предохранителем, установленный в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы, электропроводку, установленную в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы и подсоединенную к инициатору с предохранителем, кумулятивный заряд, установленный в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы, и детонирующий шнур, установленный в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы и подсоединяющий кумулятивный заряд к инициатору с радиочастотным предохранителем, при этом инициатор с радиочастотным предохранителем, электропроводка, кумулятивный заряд и детонирующий шнур установлены в корпусе в местоположении, отличном от местоположения скважины.

Инициатор с радиочастотным предохранителем может содержать панель электронного оборудования, включающую в себя адресуемый переключатель, устройство зажигания и взрывающийся фольговый инициатор.

Инициатор с радиочастотным предохранителем может содержать панель электронного оборудования, включающую в себя адресуемый переключатель, устройство зажигания и взрывающийся электрозапал.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает в частичном разрезе загрузочную трубу в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - в частичном разрезе стреляющий перфоратор, в котором установлена загрузочная труба, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3 - в частичном разрезе перфорирующую колонну, состоящую из устройства стреляющих перфораторов в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.4 - в частичном разрезе стреляющий перфоратор одиночного взрыва в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5 - в частичном разрезе перфорирующую колонну, состоящую из множества стреляющих перфораторов одиночного пункта взрыва, как показано на фиг.4.

Описание конкретных вариантов осуществления

Понятно, что настоящее изобретение может иметь множество форм и вариантов осуществления. В последующем описании описаны некоторые варианты осуществления изобретения и представлены многочисленные детали для понимания настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике без этих деталей и возможны многочисленные вариации и модификации описанных вариантов осуществления. Таким образом, последующее описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения настоящего изобретения.

В описании и прилагаемой формуле изобретения: термины "присоединять", "соединение", "присоединены", "в связи с" и "присоединение" используются для обозначения "в непосредственной связи с …" или "в связи с … через другой элемент"; а термин "набор" используется для обозначения "один элемент" или "больше чем один элемент". Как используются в данном описании, термины "вверх" и "вниз", "более высокий" и "более низкий", "вверху" и "внизу", "впереди по ходу" и "позади по ходу"; "выше" и "ниже"; и другие подобные термины, указывающие относительные положения выше или ниже данной точки или элемента, используются в этом описании для более ясного описания некоторых вариантов осуществления изобретения. Однако, когда они применяются к оборудованию и способам, предназначенным для использования в скважинах, являющихся наклонными или горизонтальными, такие термины могут относиться к зависимостям "слева направо", "справа налево" или к другим, по обстановке.

В общем, настоящее изобретение относится к улучшенным устройствам стреляющих перфораторов и способам изготовления и использования систем скважинных перфораторов с радиочастотным предохранителем. Как используется в данном описании, термин "радиочастотный предохранитель" означает, что инициатор системы скважинных перфораторов предназначен для того чтобы быть по существу устойчивым к типичным уровням электростатического разряда, радиочастотного излучения и/или случайных или непреднамеренных применений энергии. Кроме того, различные варианты осуществления устройства стреляющих перфораторов и процессов изготовления и использования описаны в отношении селективно направленных стволов (например, в которых инициатор с радиочастотным предохранителем включает в себя адресуемый переключатель). Однако подразумевается, что другие варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя улучшенные устройства стреляющих перфораторов и процессы изготовления и использования для систем скважинных перфораторов с не селективно направленными стволами (например, в которых инициатор с радиочастотным предохранителем не включает в себя адресуемый переключатель).

Стреляющий перфоратор, содержащий загрузочную трубу в соответствии с настоящим изобретением, имеет некоторые преимущества по сравнению с известными перфораторами. Во-первых, стреляющий перфоратор, содержащий загрузочную трубу в соответствии с настоящим изобретением, может быть заранее приведен в боевую готовность в первом местоположении, таком как мастерская, а затем может быть отправлен к месторождению. До настоящего изобретения приведение в боевую готовность стреляющего перфоратора выполняли в месторождении, на месте расположения скважины, в связи с возможностью ошибочного подсоединения незакрепленных устройств детонации и для исключения беспокойства об управлении взрывчатым веществом. В настоящем изобретении такие ошибки исключены. Во-вторых, является более эффективным приведение в боевую готовность стреляющего перфоратора заранее в местоположении мастерской, в противоположность приведению в боевую готовность в местоположении, где должно проводиться перфорирование и где время сборки и время работы является дорогостоящим.

В общем, сборка загрузочной трубы в первом местоположении содержит установку кумулятивных зарядов и детонирующего шнура в загрузочную трубу. Также в загрузочную трубу устанавливают инициатор с радиочастотным предохранителем, наряду с электропроводкой. Вариант осуществления инициатора с радиочастотным предохранителем содержит панель электронного оборудования, включающую в себя адресуемый переключатель, устройство зажигания и либо взрывающийся фольговый инициатор, либо взрывающийся электрозапал. Адресуемый переключатель содержит схему, облегчающую выбор (например, с поверхностного местоположения) конкретного стреляющего перфоратора в колонне стреляющих перфораторов. Затем загрузочная труба может быть установлена в корпус перфорирующей колонны и перемещена к местоположению месторождения для развертывания в нисходящей скважине. Корпус может быть трубчатым кожухом, внутри которого устанавливают загрузочную трубу. В других вариантах осуществления панель электронного оборудования содержит встроенный инициатор с радиочастотным предохранителем без адресуемого переключателя.

На фиг.1 показан вариант осуществления загрузочной трубы 10 в соответствии с настоящим изобретением. Загрузочная труба 10 может быть изготовлена, например, посредством формовки и содержит приемный резервуар 18 для размещения инициатора, приемные резервуары 13 для приема кумулятивных зарядов и приемный резервуар 14 для размещения детонирующего шнура.

Загрузочная труба 10 также содержит соединители 11 и 12 на своих соответствующих концах и приемный резервуар 17 для размещения электропроводки.

В первом местоположении (например, в мастерской или на предприятии по производству или сборке), которое не является местом расположения скважины, в загрузочную трубу 10 могут быть установлены детонирующий шнур 24 и кумулятивные заряды 23, как иллюстрируется на фиг.2. В приемный резервуар в загрузочной трубе 10 также устанавливают инициатор 15 с радиочастотным предохранителем. В некоторых вариантах осуществления инициатор 15 содержит панель электронного оборудования, адресуемый переключатель и либо взрывающийся фольговый инициатор, либо взрывающийся электрозапал. В других вариантах осуществления инициатор 15 содержит панель электронного оборудования и либо взрывающийся фольговый инициатор, либо взрывающийся электрозапал без адресуемого переключателя. Между инициатором 15 и детонирующим шнуром 24 подсоединен промежуточный детонатор 29. Электропроводка 27 размещена в приемном резервуаре 17 (фиг.1) и обеспечивает подсоединение между соединительными устройствами 11 и 12 и инициатором 15.

Как показано на фиг.2 и 3, к одному концу загрузочной трубы 10 присоединена герметическая перегородка 16, зацепляющая соединитель 12. Герметическая перегородка 16 между стреляющими перфораторами в колонне обеспечивает путь для электрической неразрывности между поверхностью земли и скважинными перфораторами в колонне и изолирует каждую сборку загрузочной трубы от текучих сред (например, скважинных флюидов), транспортируемых смежными сборками загрузочных труб.

Как показано на фиг.3, перфорирующая колонна 30 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения снабжена множеством загрузочных труб 10 и герметических перегородок 16 в корпус 31. Каждый стреляющий перфоратор 10 выполнен в соответствии с известными перфораторами. Оборудование на поверхности земли (не показано) выбирает загрузочную трубу для детонации посредством адресования адресуемого переключателя в загрузочной трубе и обеспечения сигналов, чтобы активизировать устройство зажигания в выбранной загрузочной трубе. Это приводит к инициированию взрывающегося фольгового инициатора или взрывающегося электрозапала в инициаторе 15 с радиочастотным предохранителем и детонации кумулятивных зарядов в выбранной загрузочной трубе. Количество загрузочных труб 10 в перфорирующей колонне 30 определяется конкретным применением.

После сборки перфорирующую колонну 30 можно транспортировать от первого местоположения ко второму местоположению, которое является местом проведения операции перфорирования.

На фиг.4 показан вариант осуществления стреляющего перфоратора 40 одиночного взрыва в соответствии с настоящим изобретением. Стреляющий перфоратор 40 содержит загрузочную трубу 41 с приемным резервуаром для размещения кумулятивного заряда 42, приемным резервуаром для размещения электропроводки 46 и приемным резервуаром для размещения инициатора 45 с радиочастотным предохранителем. В первом местоположении в загрузочную трубу 41 устанавливают кумулятивный заряд 42. В первом местоположении в загрузочную трубу также устанавливают инициатор с радиочастотным предохранителем, и инициатор 45 с радиочастотным предохранителем может содержать взрывающийся фольговый инициатор 47. В качестве альтернативы инициатор 45 может содержит взрывающийся электрозапал или другой инициатор с радиочастотным предохранителем. Электропроводка 46 взаимно соединяет соединители 43 и 44 на соответствующих концах загрузочной трубы 41 и соединена с инициатором 45 с радиочастотным предохранителем для обеспечения линии связи между оборудованием на поверхности земли и инициатором 45.

После того как инициатор 45 с радиочастотным предохранителем, электропроводка 46 и кумулятивный заряд 42 установлены в первом местоположении, загрузочную трубу 41 можно вставлять в корпус скважинного перфоратора и транспортировать от первого местоположения ко второму местоположению, где должно выполняться перфорирование. В этом варианте осуществления стреляющего одиночного перфоратора взрыва, взрывающийся фольговый инициатор или взрывающий электрозапал 47 в инициаторе 45 действующим образом подсоединен к концу запального патрона кумулятивного заряда 42.

На фиг.5 показана перфорирующая колонна 50, которая содержит множество стреляющих перфораторов 51, 52, 53, 54, как описано относительно фиг.4. Герметическая перегородка 49 расположена между примыкающими скважинными перфораторами в перфорирующей колонне 50 для тех же самых целей, что и герметическая перегородка 16 на фиг.1-3.

Варианты осуществления стреляющего перфоратора по настоящему изобретению, как описано выше, включают в себя устройства и способы, в которых стреляющий перфоратор собирают в первом местоположении, которое не является местом проведения операций перфорирования. "Первое местоположение" фактически может содержать одно местоположение, которое не является фактическим местом выполнения перфорирования (то есть в скважине), или, в качестве альтернативы, комбинацию местоположений, каждое из которых не является фактическим местом выполнения перфорирования. Например, инициатор может быть изготовлен и установлен в загрузочную трубу в мастерской в Китае, а затем загрузочная труба может быть оттранспортирована в мастерскую в Соединенных Штатах Америки, где могут быть установлены детонирующий шнур и кумулятивные заряды, а загрузочная труба вставлена в корпус для образования стреляющего перфоратора. Один или несколько скважинных перфораторов могут быть соединены вместе для образования предварительно смонтированной и заранее приведенной в боевую готовность колонны стреляющих перфораторов. Наконец, колонна стреляющих перфораторов может быть транспортирована к месту расположения скважины для развертывания и детонации в нисходящей скважине.

Изобретение относится к устройству стреляющего перфоратора. Устройство содержит трубчатый корпус, имеющий полый внутренний канал, встроенную загрузочную трубу, предназначенную для установки в канале корпуса и содержащую приемный резервуар инициатора с радиочастотным предохранителем, приемный резервуар электропроводки, приемный резервуар кумулятивного заряда и приемный резервуар детонирующего шнура. Инициатор с радиочастотным предохранителем установлен в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы. Электропроводка установлена в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы и подсоединена к инициатору с предохранителем. Кумулятивный заряд установлен в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы. Детонирующий шнур установлен в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы и подсоединяет кумулятивный заряд к инициатору с радиочастотным предохранителем. Инициатор с радиочастотным предохранителем, электропроводка, кумулятивный заряд и детонирующий шнур установлены в местоположении, отличающемся от местоположения скважины. Повышается надежность перфоратора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство стреляющего перфоратора для развертывания в местоположении скважины, содержащее трубчатый корпус, имеющий полый внутренний канал, встроенную загрузочную трубу, предназначенную для установки в канале корпуса и содержащую приемный резервуар инициатора с радиочастотным предохранителем, приемный резервуар электропроводки, приемный резервуар кумулятивного заряда и приемный резервуар детонирующего шнура, инициатор с радиочастотным предохранителем, установленный в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы, электропроводку, установленную в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы и подсоединенную к инициатору с предохранителем, кумулятивный заряд, установленный в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы, и детонирующий шнур, установленный в соответствующем приемном резервуаре загрузочной трубы и подсоединяющий кумулятивный заряд к инициатору с радиочастотным предохранителем, при этом инициатор с радиочастотным предохранителем, электропроводка, кумулятивный заряд и детонирующий шнур установлены в загрузочной трубе в местоположении, отличном от местоположения скважины.

2. Устройство стреляющего перфоратора по п.1, в котором инициатор с радиочастотным предохранителем содержит панель электронного оборудования, включающую в себя адресуемый переключатель, устройство зажигания и взрывающийся фольговый инициатор.

3. Устройство стреляющего перфоратора по п.1, в котором инициатор с радиочастотным предохранителем содержит панель электронного оборудования, включающую в себя адресуемый переключатель, устройство зажигания и взрывающийся электрозапал.