ОРИЕНТИРУЕМЫЙ КУМУЛЯТИВНЫЙ ПЕРФОРАТОР Российский патент 2012 года по МПК E21B43/117 

Изобретение относится к нефтегазодобыче, в частности к устройству кумулятивного перфоратора для вскрытия протяженных интервалов в наклонных и, преимущественно, горизонтальных скважинах с ориентацией зарядов с целью получения оптимальных параметров вскрытия, способствующих распространению трещин в продуктивном пласте в заданном направлении.

Известен прецизионно ориентируемый стреляющий перфоратор для направленного перфорирования скважины, который содержит трубчатый несущий элемент с поворотными держателями зарядов взрывчатого вещества. Трубчатый несущий элемент включает утяжелители для смещения центра тяжести и расположенные вдоль каркаса крутящиеся опоры (подшипники), позволяющие каркасу свободно вращаться относительно корпуса перфоратора (1).

Известен модульный ориентируемый перфоратор, в котором корпус выполнен в виде герметичных секций - модулей с узлами передачи детонации, размещенных во втулках радиальных подшипников, а заряды размещены на жестком каркасе, присоединенном к втулкам так, что центр тяжести каркаса не совпадает с осью перфоратора (2).

Недостатком конструкций известных перфораторов является сложность и высокая стоимость изготовления устройства однократного применения.

Известен способ сборки секционного корпусного кумулятивного перфоратора, включающий соединение трубных секций и сборку узлов герметизации стыков без зарядов, … сборку гирлянды зарядов и заряжание с последовательным сращиванием каркасов гирлянды на всю длину перфоратора, спуск единой гирлянды в полость корпуса и закрепление гирлянды в верхней секции или опорой на нижний конец (3).

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является конструкция перфоратора, которая позволяет осуществить приведенный выше способ сборки.

Секции перфоратора состоят из трубных корпусов с соединительными герметизирующими муфтами. Собранный корпус имеет полнопроходную сквозную полость и позволяет устанавливать в полость перфоратора каркасы с зарядами, последовательно сращивая их в единую гирлянду. Гирлянда закрепляется в верхней секции перфоратора (4).

Недостатком прототипа является отсутствие возможности ориентировать заряды в перфораторе, располагаемом в наклонном или горизонтальном стволе скважины, в заданном направлении.

Техническим результатом изобретения является создание устройства, повышающего качество работ и снижающего затраты при производстве ориентируемой перфорации.

Необходимый технический результат достигается тем, что в корпусном кумулятивном перфораторе, состоящем из секций, каждая секция состоит из трубного корпуса и соединительной герметизирующей наружной муфты, которые при свинчивании образуют полнопроходную сквозную полость, и каркаса с кумулятивными зарядами, устанавливаемого в полость трубного корпуса, с узлом соединения каркасов в единую без разрывов гирлянду с единым детонирующим шнуром, причем каркас выполнен из тяжелого отклоняющего сегмента с присоединенной к нему легковесной кассетой с гнездами установки зарядов, которая ориентирует ряды зарядов относительно сегмента, а гирлянда крепится к вертлюжному устройству над верхней секцией перфоратора.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет, по мнению автора, установить соответствие его критерию «новизна».

Автору не известно использование совокупности отличительных признаков устройства в других областях техники, что дает основание считать, что предложенное решение соответствует критерию «изобретательский уровень» и промышленно применимо.

На фиг.1 показан вариант исполнения перфоратора. На фиг.2-6 показаны различные варианты исполнения узлов перфоратора.

Секции перфоратора состоят из трубных корпусов 1 и соединительных герметизирующих наружных муфт 2. Секции соединяются до установки зарядов. Каркас включает тяжелый отклоняющий сегмент 4 и присоединенную к нему легковесную кассету 5. Каркасы с кумулятивными зарядами 7 состыковываются узлами соединения каркасов 3. По мере соединения каркасов и установки их в полость перфоратора на хвостовики зарядов устанавливается детонирующий шнур 8 и закрепляется скобами 9, причем детонирующий шнур не имеет разрывов между каркасами. Собранная и установленная в полость перфоратора гирлянда прикрепляется к вертлюжному устройству 6, конец детонирующего шнура продевается сквозь отверстие и вместе с детонатором-усилителем 10 устанавливается в гнезде в верхней части вертлюжного устройства. Перфоратор, спускаемый в скважину на кабеле или на трубах, подвергается тряске на стыках колонны, которая способствует выравниванию каркаса в положении сегментом вниз.

На фиг.2 показан в разрезе вариант исполнения перфоратора с узлом соединения каркасов 3, снабженным опорными роликами 11. В случае необходимости узел соединения может иметь выступ, выполненный заподлицо с профилем сегмента и расположенный между сегментами, в котором расположены опорные ролики 11. Опорные ролики облегчают круговое смещение каркаса под действием силы тяжести.

На фиг.3 показан вариант исполнения перфоратора с узлом соединения каркасов 3, снабженным шарниром 12. В случае значительного бокового изгиба корпуса перфоратора жестко соединенные сегменты будут стремиться занять положение, отличное от нижнего, поскольку имеют существенно различающиеся моменты инерции сечения. Шарнир предотвращает передачу поперечного изгибающего момента с каркаса на каркас.

На фиг.4 показан в разрезе вариант исполнения перфоратора, в котором детонационная цепь выполнена с двумя нитками детонирующего шнура 8. При использовании длинномерного, около 300 м, перфоратора целесообразно для повышения надежности применять дублированную детонационную цепь. Скоба 9 в этом случае имеет паз достаточной ширины для укладки двух шнуров.

На фиг.5 показан в разрезе вариант исполнения перфоратора, в котором сегмент 4 выполнен с угловыми скосами «а», которые позволяют расширить количество вариантов угловой ориентации рядов зарядов.

На фиг.6 показан вариант исполнения перфоратора, в котором вертлюжное устройство 6 снабжено прижимающей амортизирующей втулкой 13, которая фиксирует упорные подшипники 14 и предотвращает их деформацию при импульсном воздействии, возникающем в момент срабатывания зарядов.

Источники информации

1. Стреляющий перфоратор для направленного перфорирования скважины с отклоняющим каркасом и подшипниками. Патент US 6,595,290 В2 от Jul. 22, 2003.

2. Модульный перфоратор с ориентируемыми кумулятивными зарядами для горизонтальных скважин. Описание полезной модели к патенту RU 78521 U1 от 24.07.2008.

3. Способ сборки секционного корпусного кумулятивного перфоратора. Патент RU 2062866 С1 от 07.07.93.

4. Перфоратор ТП-НКТ-ГС. Руководство по эксплуатации (прототип).

Изобретение относится к нефтегазодобыче, в частности к устройству кумулятивного перфоратора для вскрытия протяженных интервалов в наклонных и, преимущественно, горизонтальных скважинах с ориентацией зарядов. Технический результат - повышение качества работы и снижение затрат при производстве ориентируемой перфорации. Корпусный кумулятивный перфоратор состоит из секций и каркаса с кумулятивными зарядами. Каждая секция состоит из трубного корпуса и соединительной герметизирующей наружной муфты, которые при свинчивании образуют полнопроходную сквозную полость. Каркас с кумулятивными зарядами установлен в полости трубного корпуса, с узлом соединения каркасов в единую без разрывов гирлянду с единым детонирующим шнуром. Каркас выполнен из тяжелого отклоняющего сегмента с присоединенной к нему легковесной кассетой с гнездами установки зарядов, которая ориентирует ряды зарядов относительно сегмента. Гирлянда крепится в вертлюжном устройстве над верхней секцией перфоратора. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Корпусный кумулятивный перфоратор, состоящий из секций,
каждая секция состоит из трубного корпуса и соединительной герметизирующей наружной муфты, которые при свинчивании образуют полнопроходную сквозную полость,
и каркаса с кумулятивными зарядами, устанавливаемого в полость трубного корпуса, с узлом соединения каркасов в единую без разрывов гирлянду с единым детонирующим шнуром,
причем каркас выполнен из тяжелого отклоняющего сегмента с присоединенной к нему легковесной кассетой с гнездами установки зарядов, которая ориентирует ряды зарядов относительно сегмента,
а гирлянда крепится в вертлюжном устройстве над верхней секцией перфоратора.

2. Перфоратор по п.1, в котором узел соединения каркасов снабжен опорными роликами.

3. Перфоратор по п.1, в котором узел соединения каркасов выполнен с шарниром, предотвращающим передачу поперечного изгибающего момента с каркаса на каркас.

4. Перфоратор по п.1, в котором детонационная цепь выполнена с двумя нитками детонирующего шнура.

5. Перфоратор по п.1, в котором сегмент выполнен с угловыми скосами, которые позволяют расширить количество вариантов угловой ориентации рядов зарядов.

6. Перфоратор по п.1, в котором вертлюжное устройство снабжено прижимающей амортизирующей втулкой.