МНОГОРАЗОВЫЙ УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ДЕТОНАЦИИ ДЛЯ МНОГОКОРПУСНОЙ ПЕРФОРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2017 года по МПК E21B43/117 

Изобретение относится к многокорпусным кумулятивным перфораторам, спускаемым в скважину на геофизическом кабеле или на колонне НКТ (насосно-компрессорных труб), с использованием узлов соединения и передачи детонации в этих перфорационных системах.

Известен узел соединения и передачи детонации в перфораторах по патенту РФ на изобретение №2386793, МПК Е21В 43/117, опубл. 20.04.2010 г.

Этот узел содержит каркас, переходник, детонирующий шнур, бустер, втулку бустера, которая выполнена в виде диска и цилиндрической части с осевым отверстием для размещения бустера.

Переходник имеет по продольной оси сквозное внутреннее отверстие с цилиндрической проточкой для размещения втулки бустера и детонирующего шнура. Узел передачи детонации дополнительно снабжен детонирующим шнуром, бустером, втулкой бустера, втулкой каркаса.

Бустеры установлены на детонирующих шнурах, дополнительная втулка бустера выполнена в виде диска и цилиндрической части с осевым отверстием для размещения дополнительного бустера и размещена во внутреннем отверстии втулки каркаса со стороны цилиндрической проточки на торце втулки каркаса для размещения диска.

На торцевой стороне переходника выполнено углубление, образующее внутри него цилиндрическую направляющую, а на конце втулки каркаса, контактирующей с торцевой стороной переходника, выполнена проточка с внешним диаметром, равным диаметру углубления.

При этом снаружи на средней части втулки каркаса выполнено кольцевое утолщение, составляющее с втулкой каркаса одно целое.

Недостатки: сложность конструкции и одноразовое ее применение, втулка бустера выполнена из резины и при передаче детонационного импульса с одного бустера на другой резиновая втулка деформируется и тем самым уменьшается детонационный импульс, что может привести к отказу передачи детонации от перфоратора к другому перфоратору.

Известен узел соединения и передачи детонации в перфораторах по патенту РФ на изобретение №2307237, МПК Е21В 43/1185, опубл. 27.09.2007 г.

Этот узел содержит переходник, втулку, размещенную во внутреннем отверстии переходника, бустер, детонационный шнур, конец которого присоединен к бустеру. Бустер размещен во втулке.

Втулка выполнена в виде диска и цилиндрической части с осевым отверстием. На внешней стороне цилиндрической части втулки расположены кольцевые буртики.

С одного конца цилиндрической части втулки выполнен частичный продольный разрез. Втулка устройства передачи детонации кумулятивного перфоратора содержит цилиндрическую часть с осевым отверстием, диск, расположенный на внешней стороне цилиндрической части.

Втулка снабжена кольцевыми буртиками, расположенными на внешней стороне цилиндрической части втулки, и частичным продольным разрезом цилиндрической части втулки с одного конца.

Недостатки: те же самые.

Известен узел соединения и передачи детонации в перфораторах по патенту РФ на изобретение №2422627, МПК Е21В 43/117, опубл. 27.06.2011 г.

Этот узел содержит втулку, выполненную в виде цилиндрической части с осевым отверстием, диска с отверстием и буртиком внутри отверстия.

Он снабжен гайкой с внутренней конусообразной частью, цилиндрическая часть на конце, противоположном относительно диска, выполнена с лепестковой цангой. На внешней стороне цилиндрической части выполнена резьба, на которую навернута гайка с охватом внутренней конусообразной частью лепестковой цанги.

Недостатки: сложность конструкции, отсутствие защиты от несанкционированного срабатывания, одноразовое применение, отсутствие унификации деталей скважинных перфораторов различных типоразмеров, втулка бустера выполнена из резины и при передаче детонационного импульса с одного бустера на другой резиновая втулка деформируется и тем самым ослабляется детонационный импульс, что может привести к отказу передачи детонации от перфоратора к другому перфоратору.

Известны многокорпусная перфорационная система и узел соединения и передачи информации по патенту РФ на изобретение №2519088, МПК Е27В 43/117, опубл. 20.02.2014 г.

Эта многокорпусная перфорационная система состоит из отдельных корпусов перфораторов, соединенных между собой многоразовым узлом с функцией механического гибкого соединения и передачи детонации между корпусами перфораторов.

Многоразовый узел соединения и передачи детонации, содержащий передающую и приемную части, соединенные шарнирно.

Недостатки многокорпусной перфорационной системы и узла соединения заключены в том, что все ее детали выполнены одноразовыми и надежность передачи детонации в узлах соединения довольно низкая.

Известен кумулятивный скважинный перфоратор по патенту РФ на изобретение №2081305, МПК Е27В 43/117, конв. приоритет 23.01.1992 г., прототип.

Этот многоразовый узел соединения и передачи детонации для многокорпусной перфорационной системы содержит передающую и приемную части, имеющие осесимметричные корпусы, соединенные шарнирно, при этом передающая часть выполнена из первого корпуса, на котором установлена внешняя втулка, выполненная в форме пустотелого цилиндра с внутренней полостью для установки шарнира и с боковой прорезью и монтажным отверстием, выполненным перпендикулярно оси приемной части, входящими во внутреннюю полость, при этом роль шарнира выполняет выступающая часть приемной части.

Недостатки узла соединения этой многокорпусной перфорационной системы заключены в том, что все ее детали выполнены одноразовыми и надежность передачи детонации в узлах соединения довольно низкая.

Задачи создания изобретения: обеспечение надежной передачи детонационного импульса между корпусами многокорпусных перфораторов и обеспечение их многоразовости.

Техническим результатом заявленного решения является возможность надежной передачи детонации в многокорпусных перфорационных системах и обеспечение их многоразовости.

Решение указанных задач достигнуто в многоразовом узле соединения и передачи детонации для многокорпусной перфорационной системы, содержащем передающую и приемную части, имеющие осесимметричные корпусы, соединенные шарнирно, тем, что передающая часть выполнена из первого корпуса, на котором установлена внешняя втулка, выполненная в форме пустотелого цилиндра с внутренней полостью для установки шарнира и с боковой прорезью и монтажным отверстием, выполненным

перпендикулярно оси приемной части, входящими во внутреннюю полость, при этом роль шарнира выполняет выступающая часть приемной части, тем, что передающая часть содержит резиновое кольцо, установленное на торце первого корпуса, а к торцу прижата сменная пластина.

Сменная пластина может быть выполнена «Т»-образной формы в поперечном сечении и имеет на торце сферическую выемку для направления струи от передаточного заряда в центр вращения при любых углах взаимного поворота передающей и приемной частей на угол α.

Величина угла поворота может быть выбрана из условия:

α=8…10°

В первом корпусе вдоль его оси может быть выполнен первый центральный канал, первый центральный канал выполнен ступенчатой формы и содержит цилиндрическую полость, в которой установлен передаточный заряд, в первом центральном канале установлена первая втулка, внутри которой установлена шайба, первая втулка выполнена металлической, через первую втулку и шайбу проходит первый детонирующий шнур, далее установлены: первый бустер и передаточный заряд.

Приемная часть может состоять из второго корпуса, на боковой поверхности которого имеется кольцевая проточка для фиксации на устье скважины, также на кольцевой проточке выполнены лыски для закручивания ключом в вышерасположенный корпус.

Внутри выступающей части второго корпуса на входе во второй центральный канал может быть выполнено коническое отверстие, в которое плотно запрессована коническая втулка из пластичного материала, повторяющая форму конического отверстия.

Во втором центральном канале могут быть установлены последовательно за коническим отверстием: второй бустер, вторая шайба, вторая втулка, внутри которой проходит второй детонирующий шнур.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами (фиг. 1…15):

- на фиг. 1 - вид в продольном сечении многоразового узла соединения и передачи детонации в сборе,

- на фиг. 2 - вид в продольном сечении многоразового узла соединения и передачи детонации, где передающая и приемная части повернуты друг относительно друга,

- на фиг. 3 - вид в продольном сечении инициирующего блока при спуске на геофизическом кабеле,

- на фиг. 4 - вид в продольном сечении инициирующего блока при спуске на НКТ,

- на фиг. 5 - вид формирования многокорпусной перфорационной системы при спуске на кабеле,

- на фиг. 6 - вид формирования многокорпусной перфорационной системы при спуске на НКТ,

- на фиг. 7 приведен фрагмент передающей части,

- на фиг. 8 приведен вид В, фиг. 7,

- на фиг. 9 приведена буровая установка,

- на фиг. 10 приведен транспортировочный узел,

- на фиг. 11 приведен процесс сборки многокорпусной перфорационной системы на буровой,

- на фиг. 12 приведена сменная пластина,

- на фиг. 13 приведен переходник,

- на фиг. 14 приведен процесс спуска многокорпусной перфорационной системы на колтюбинге,

- на фиг. 15 приведен процесс спуска многокорпусной перфорационной системы на колтюбинге в горизонтальную скважину.

Обозначения, принятые в описании:

1. вышерасположенный корпус,

2. нижерасположенный корпус,

3. узел соединения и передачи детонации,

4. инициирующее устройство,

5. средство подвески,

6. передающая часть,

7. приемная часть,

8. первый корпус,

9. внешняя втулка,

10. резьба,

11. стопорный винт,

12. первый центральный канал,

13. цилиндрическая полость,

14. передаточный заряд,

15. первая втулка,

16. шайба,

17. первый детонирующий шнур,

18. первый бустер,

19. торец,

20. уплотнительное резиновое кольцо,

21. сменная пластина,

22. внутренняя полость,

23. боковая прорезь,

24. каркасная втулка,

25. торец,

26. резиновая втулка,

27. второй корпус,

28. боковая поверхность,

29. кольцевая проточка,

30. лыски,

31. второй центральный канал,

32. выступающая часть,

33. коническое отверстие,

34. коническая втулка,

35. вторая шайба,

36. второй бустер,

37. вторая втулка,

38. второй детонирующий шнур,

39. корпус,

40. втулка,

41. резиновое уплотнительное кольцо,

42. передаточный заряд,

43. промежуточная шайба,

44. электродетонатор,

45. шайба прижимная,

46. жало,

47. втулка диэлектрическая,

48. корпус,

49. втулка,

50. сменная пластина,

51. резиновое кольцо,

52. передаточный заряд,

53. промежуточная шайба,

54. ударный детонатор,

55. шайба прижимная,

56. кабельная инициирующая головка,

57. инициирующий блок,

58. приемная часть адаптированная,

59. перфоратор,

60. переходник,

61. наконечник,

62. геофизический кабель,

63. колонна НКТ,

64. инициирующий блок,

65. приемная часть узла соединения,

66. передающая часть узла соединения,

67. перфораторы,

68. наконечник,

69. монтажное отверстие,

70. буровая установка,

71. буровая вышка,

72. поверхность,

73. скважина,

74. обсадная колонна,

75. склад хранения буровых труб,

76. устьевой фиксатор,

77. лебедка,

78. трос,

79. транспортировочный узел,

80. торец,

81. цилиндрическая полость,

82. кольцевая проточка,

83. уплотнительный торец,

84. переходник,

85. корпус,

86. канал,

87. металлическая трубка,

88. первая каркасная втулка,

89. детонируюший шнур,

90. шайба,

91. центральное отверстие,

92. приемный бустер,

93. передающий бустер,

94. втулка,

95. вторая каркасная втулка,

96. уплотнительные кольца,

97. колтюбинг,

98. катушка колтюбинга,

99. продуктивный пласт,

100. вертикальный участок,

101. горизонтальный участок,

102. переходный участок.

Многокорпусная перфорационная система (фиг. 1) содержит несколько (не менее двух) корпусов. В дальнейшем изобретение иллюстрируется на примере соединения двух корпусов: вышерасположенного 1 и нижерасположенного 2, соединенных узлом соединения и передачи детонации 3. Узел соединения и передачи детонации 3 может быть выполнен шарнирным. К самому верхнему вышерасположенному корпусу 1 присоединено инициирующее устройство 4, к которому присоединено средство подвески 5.

Узел соединения и передачи детонации 3 (фиг. 1) содержит передающую часть 6 и приемную часть 7, выполненные осесимметрично и соединенные шарнирно.

Передающая часть 6 (фиг. 1 и 2) состоит из первого корпуса 8, на котором установлена внешняя втулка 9, которая закручена по резьбе 10 на первый корпус 8 и зафиксирована стопорным винтом 11.

В первом корпусе 8 вдоль его оси выполнен первый центральный канал 12. Первый центральный канал 12 выполнен ступенчатой формы и содержит цилиндрическую полость 13, в которой установлен передаточный заряд 14.

В первом центральном канале 12 установлена первая втулка 15, внутри которой установлена шайба 16. Первая втулка 15 выполнена металлической. Через первую втулку 15 и шайбу 16 проходит первый детонирующий шнур 17. Далее установлены: первый бустер 18 и передаточный заряд 14. Герметичность цилиндрической полости 13 первого корпуса 8 обеспечивается уплотнительным резиновым кольцом 20, установленным на торце 19 первого корпуса 8. К торцу 19 прижата сменная пластина 21.

Для осуществления сборки на внешней втулке 9 под сменной пластиной 21 выполнена боковая прорезь 23.

Сменная пластина 21 выполнена «Т»-образной формы в поперечном сечении и имеет на торце сферическую выемку радиусом R1 для направления струи от передаточного заряда в точку А (центр вращения) при любых углах взаимного поворота передающей и приемной частей 6 и 7 на угол α.

Оптимальный максимально допустимый угол α взаимного поворота приемной части 7 относительно передающей 6 (во все стороны) составляет:

α=7…10°.

С другой стороны концентрично первому корпусу 8 установлен вышерасположенный корпус 1, внутри которого установлена каркасная втулка 24, контактирующая по торцу 25 первого корпуса 8. Вышерасположенный корпус 1 и каркасная втулка 24 не входят в состав многоразового узла соединения и передачи детонации.

Концентрично передаточному заряду 14 может быть установлена резиновая втулка 26 для облегчения демонтажа передаточного заряда 14 после его срабатывания.

Приемная часть 7 (фиг. 1 и 2) состоит из второго корпуса 27, на боковой поверхности 28 которого имеется кольцевая проточка 29 для фиксации на устье скважины, так же на кольцевой проточке 29 выполнены лыски 30 для закручивания ключом в вышерасположенный корпус 1. Вдоль оси второго корпуса 27 выполнен второй центральный канал 31. Роль шарнира выполняет выступающая часть 32, имеющая форму, близкую к сферической.

Внутри выступающей части 32 второго корпуса 27 на входе во второй центральный канал 31 выполнено коническое отверстие 33, в которое плотно запрессована коническая втулка 34 из пластичного материала, повторяющая форму конического отверстия 33. Коническая втулка 34 герметизирует внутреннюю полость приемной части 7 и является сменным элементом. Во втором центральном канале 31 установлены последовательно за коническим отверстием 33 вторая шайба 35 (фиг. 1), второй бустер 36, вторая втулка 37, внутри которой проходит второй детонирующий шнур 38.

Глубина утопания конической втулки 34 в зависимости от угла наклона узла соединения выбирается таким образом, чтобы при максимальном угле кумулятивная струя передаточного заряда 14 проходила через центр торца второго бустера 36.

Длина L₁ конического отверстия 33 выбирается из условия:

L₁=(2,0…3,0) d,

где L₁ - длина конического отверстия 33,

d - диаметр канала за этим отверстием.

Устройство многоразового узла соединения показано также на фиг. 1. Разъемное шарнирное соединение приемной и передающей частей обеспечивает не только соединение и разъединение соседних корпусов перфораторов многокорпусной перфорационной системы, но и поворот корпусов относительно друг друга на угол α между продольными осями корпусов (фиг. 2).

Экспериментально подтверждено, что при срабатывании передаточного заряда кумулятивная струя проходит через центр торцовой поверхности бустера приемной части 7, обеспечивая надежное срабатывание бустера, который дальше передает детонационный импульс по детонирующему шнуру. После отстрела заменяют простреленную сменную пластину 21 в передающей части 6, а в приемной части 7 меняют простреленную коническую втулку 34. Сохранность остальных элементов многоразового узла соединения и передачи детонации 3 обеспечивается конструкцией и прочностью материала передающей 6 и приемной 7 частей.

Инициирующее устройство 4 для работы на геофизическом кабеле (фиг. 3) выполнено в виде инициирующего блока 57 и состоит из корпуса 39, втулки 40, сменной пластины 21, резинового уплотнительного кольца 41, передаточного заряда 42, промежуточной шайбы 43, электродетонатора 44, шайбы прижимной 45, жала 46, втулки диэлектрической 47.

Сменная пластина 21 выполнена «Т»-образной формы в поперечном сечении и со сферической сегментной выемкой на торце, выполненной радиусом R₁.

Так как на геофизическом кабеле опускается всего 2…3 корпуса перфораторов, возможно соединение корпусов перфораторов производить переходниками (фиг. 5).

При спуске на НКТ 63 (фиг. 4) применяют инициирующий блок 64, который срабатывает от давления или механического воздействия, он состоит из корпуса 48, втулки 49, свинченной с корпусом 48, сменой пластины 50, установленной между ними, резинового уплотнительного кольца 51, установленного под сменной пластиной 50, передаточного заряда 52, промежуточной шайбы 53, ударного детонатора 54 и шайбы прижимной 55.

Сменная пластина 50, как и сменная пластина 21 выполнены «Т»-образной формы в поперечном сечении и со сферической сегментной выемкой на торце, выполненной радиусом R₁.

На фиг. 5 приведена схема многокорпусной перфорационной системы с кабельной инициирующей головкой 56 (выполнена единой для всех типоразмеров перфорационных систем и с функцией защиты от несанкционированного инициирования), инициирующим блоком 57, приемной частью адаптированной 58, перфоратором 59, переходником 60, наконечником 61, геофизическим кабелем 62.

На фиг. 6 приведена схема многокорпусной перфорационной системы, установленной на колонне НКТ 63. Она содержит инициирующий блок 64, приемную часть узла соединения 65, передающую часть узла соединения 66, перфораторы 67, наконечник 68.

На фиг. 7 приведен фрагмент передающей части, а на фиг. 8 приведен вид В. Видно на фиг. 7, что нижняя часть внутренней полости 22 ограничена сферической поверхностью с радиусом R₂.

При этом необходимо выполнение условия:

R₂=R₃,

где

R₂ - радиус сферы внутренней полости 22,

R₃ - радиус нижней сферы выступающей части 32 (фиг. 11).

Кроме того, необходимо выполнение условия сборки:

D₂≥D₁,

где

D₂ - диаметр монтажного отверстия 69 боковой прорези 23,

D₁ - максимальный диаметр выступающей части 32.

На фиг. 9 приведен процесс сборки многокорпусного перфоратора на буровой установке 70. Буровая установка 70 содержит буровую вышку 71, установленную на поверхности 72. Пробурена скважина 73, которая обсажена обсадной колонной 74. Буровая вышка 71 имеет склад хранения буровых труб 75, где хранятся вышерасположенные и нижерасположенные корпусы 1 и 2. Буровая установка оборудована устьевым фиксатором 76, лебедкой 77 с тросом 78, на нижнем конце которого подвешен транспортировочный узел 79 (фиг. 9 и 10).

На фиг. 11 приведен процесс сборки многокорпусной перфорационной системы на буровой более детально.

Нижерасположенный корпус 2 опускают в скважину 73 и зажимают устьевым фиксатором 76 вертикально. Вышерасположенный корпус 1 соединяют с нижерасположенным корпусом 2, передвигая горизонтально, что облегчает работу специалистов, обслуживающих буровую. Устьевым фиксатором 76 удерживают нижерасположенный корпус 2 внутри скважины 73, обсаженной обсадной колонной 74.

На фиг. 12 приведен более детальный чертеж сменной пластины 21 (сменная пластина 50 имеет аналогичную конструкцию). Она имеет на торце 80 сферическую выемку (часть сферы), выполненную радиусом R₁, цилиндрическую полость 81, кольцевую проточку 82 и уплотнительный торец 83. Оптимальная толщина перемычки δ1 выбирается из соотношения:

δ₁=2…4 мм.

На фиг. 13 приведен переходник 84 для соединения вышерасположенного и нижерасположенного корпусов без возможности взаимного поворота.

Между вышерасположенным корпусом 1 и нижерасположенным корпусом 2 расположен переходник 84, который содержит корпус 85. Внутри корпуса 85 в канале 86 установлена металлическая трубка 87, закрепленная на первой каркасной втулке 88 с установленным детонирующим шнуром 89 с шайбой 90 с центральным отверстием 91, диаметр которого меньше диаметра приемного бустера 92. Это не позволяет перемещаться по оси вниз при срабатывании передающего бустера 93, расположенного во втулке 94, выполненной металлической, в свою очередь установленной во второй каркасной втулке 95 и уплотненной уплотнительными кольцами 96, предохраняющими от выпадания втулки 94 при закручивании вышерасположенного корпуса 1.

Между бустерами 92 и 93 должен быть выполнен зазор δ₂.

Оптимальное значение зазора из условий монтажа и обеспечения температурных компенсаций:

δ₂=1…2 мм.

Переходник 84 должен иметь достаточную разгонную длину

L₂=120 до 200 мм,

это необходимо, чтобы детонирующий шнур 89 вышел на стационарный режим.

Кроме спуска многокорпусной перфорационной системы на колонне НКТ 63, она может быть спущена на ГНКТ (гибкой насосно-компрессорной трубе).

Гибкие НКТ (ГНКТ) - это непрерывная стальная труба, применяется для выполнения различных работ в скважине, работающей под давлением.

ГНКТ выпускается диаметром от 25,4 мм до 127,0 мм и различной толщиной стенки согласно стандарту API5ST. Максимальная длина 8000 метров.

ООО «ДИС» выполняет поставки ГНКТ от завода Baoji Petroleum Steel Pipe Co., Ltd (BSG). Baoji Petroleum Steel Pipe Co.. Ltd (BSG) является государственным предприятием, входит в состав China National Petroleum Corporation (CNPC). В 1958 году был основан завод и стал первым производителем большого диаметра спиральношовных стальных труб (HSAW) в Китае.

Вариант с ГНКТ на фиг. 1…15 не показан.

Возможен вариант спуска перфорационной системы (фиг. 14) на колтюбинге 97 (гибкой металлической трубе небольшого диаметра) разматываемой с катушки колтюбинга 98, установленной на поверхности 72. Перфорационная система устанавливается в районе продуктивного пласта 99.

Колтюбинг (англ. Coiled tubing; колонна гибких труб) - одно из перспективных и развивающихся направлений специализированного оборудования для газонефтепромышленности. Оно основано на использовании гибких непрерывных труб, которые заменяют традиционные сборные бурильные трубы при работах внутри скважин. Такие трубы благодаря своей гибкости способны предоставить доступ даже в боковые и горизонтальные стволы, кроме того, не требуется производить операции по сборке/разборке бурильной колонны.

Колтюбинг широко используется в технологических, а также ремонтно-восстановительных работах, производимых на газовых, нефтяных и газоконденсатных скважинах. Технология была изобретена в 1950-е, стала широко применяться только в конце 1980-х. Является более дешевой и экологичной по сравнению с классическими колоннами.

Одно из основных ограничений классического колтюбинга - невозможность использования вращения. Из-за этого для бурения основной скважины чаще используют традиционные установки, хотя существуют проекты бурения с помощью колтюбинга (Coiled tubing drilling), в том числе вращающегося (Rotating coiled tubing) или TTRD.

На фиг. 15 приведен процесс спуска многокорпусной перфорационной системы на колтюбинге 97 в горизонтальную скважину 73. Скважина 73 имеет вертикальный участок 100, горизонтальный участок 101 и переходный участок 102.

РАБОТА ПЕРФРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

При спуске на геофизическом кабеле 62 (фиг. 5) в верхней части устанавливается инициирующее устройство 4, к которому подключается средство подвески 5 в виде геофизического кабеля 62. Инициирующее устройство 4, представляющее собой инициирующий блок 57, более детально показано на фиг. 3. Сборка корпусов перфорационной системы осуществляется, как это показано на фиг. 9.

При спуске на НКТ 63 (фиг. 6) в верхней части устанавливается инициирующий блок 64, который срабатывает от давления или механического воздействия. В обоих случаях этот инициирующий блок 64 состоит (фиг. 4) из корпуса 48, втулки 49, сменной пластины 50, резинового кольца 51, передаточного заряда 52, шайбы промежуточной 53, ударного детонатора 54, шайбы прижимной 55.

При спуске на НКТ 63 формируется многокорпусная перфорационная система, длина которой может достигать от 250…500 м, в зависимости от размера перфораторов, поэтому между корпусами перфораторов 1 и 2 (фиг. 1) устанавливают многоразовые узлы соединения и передачи детонации 3 (фиг. 6). Такие многоразовые узлы соединения и передачи детонации 3 позволяют использовать многокорпусные перфорационные системы в скважинах со сложным геологическим профилем.

При использовании многокорпусных перфорационных систем применение предложенного гибкого узла соединения позволяет сокращать время сборки и разборки перфорационных систем за счет соединения приемной и передающей частей без резьбы (фиг. 9). При этом приемная часть 2 удерживается устьевым фиксатором 76 внутри скважины 73, обсаженной обсадной колонной 74.

Кроме спуска многокорпусной перфорационной системы на колонне НКТ 63, она может быть спущена на ГНКТ (гибкой насосно-компрессорной трубе), на фиг. 1…15 не показано.

Возможен вариант спуска перфорационной системы (фиг. 14) на колтюбинге 97 (гибкой металлической трубе небольшого диаметра), разматываемой с катушки колтюбинга 98, установленной на поверхности 72.

Этот способ особенно эффективен для горизонтальных скважин (фиг. 15), которые содержат вертикальный 100 и горизонтальный 101 участки, сопряженные переходным участком 102 с достаточно большим радиусом R_мин, чтобы поворот узлов соединения и передачи детонации 3 всего на 8…10° обеспечил прохождение всей перфорационной системы в горизонтальный участок 101 скважины 73.

При этом условием незакливания перфорационной системы в переходном участке 102 является соотношение между длиной L₃ корпуса и его диаметром D_к:

где L₃ - максимальная длина корпуса перфорационной системы,

R _мин - минимальный радиус кривизны переходного участка,

D₀ - внутренний диаметр обсадной колонны,

D_к - диаметр корпуса перфорационной системы,

Вывод формулы:

L₃=2 a, где а - половина дины L₃,

а²=(R_мин+D_о)²-(R_мин-D_к)²,

отсюда получается формула (1)

Пример: При R_мин=15 м, D_о=0,1 м и D_к=0,07 м.

L₃=2 м.

Изобретение относится к детонирующим устройствам, срабатывающим при механическом воздействии, для обеспечения детонации в кумулятивных перфораторах. Многоразовый узел соединения и передачи детонации для многокорпусной перфорационной системы содержит передающую и приемную части, имеющие осесимметричные корпусы, соединенные шарнирно. Передающая часть выполнена из первого корпуса, на котором установлена внешняя втулка, выполненная в форме пустотелого цилиндра с внутренней полостью для установки шарнира и с боковой прорезью, и с монтажным отверстием, выполненным перпендикулярно оси приемной части, входящими во внутреннюю полость. Роль шарнира выполняет выступающая часть приемной части. Передающая часть содержит резиновое кольцо, установленное на торце первого корпуса, к которому прижата сменная пластина. Обеспечивает надежность передачи детонации и возможность обеспечения многократного использования узла. 6 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Многоразовый узел соединения и передачи детонации для многокорпусной перфорационной системы, содержащий передающую и приемную части, имеющие осесимметричные корпуса, соединенные шарнирно, передающая часть выполнена из первого корпуса, на котором установлена внешняя втулка, выполненная в форме пустотелого цилиндра с внутренней полостью для установки шарнира и с боковой прорезью и монтажным отверстием, выполненным перпендикулярно оси приемной части, входящими во внутреннюю полость, при этом роль шарнира выполняет выступающая часть приемной части, отличающийся тем, что передающая часть содержит резиновое кольцо, установленное на торце первого корпуса, а к торцу прижата сменная пластина.

2. Многоразовый узел соединения и передачи детонации для многокорпусной перфорационной системы по п. 1, отличающийся тем, что сменная пластина выполнена «Т»-образной формы в поперечном сечении и имеет на торце сферическую выемку для направления струи от передаточного заряда в центр вращения при любых углах взаимного поворота передающей и приемной частей на угол α.

3. Многоразовый узел соединения и передачи детонации для многокорпусной перфорационной системы по п. 2, отличающийся тем, что величина угла поворота выбрана из условия:

α=8…10°

4. Многоразовый узел соединения и передачи детонации для многокорпусной перфорационной системы по п. 1, отличающийся тем, что в первом корпусе вдоль его оси выполнен первый центральный канал, первый центральный канал выполнен ступенчатой формы и содержит цилиндрическую полость, в которой установлен передаточный заряд, в первом центральном канале установлена первая втулка, внутри которой установлена шайба, первая втулка выполнена металлической, через первую втулку и шайбу проходит первый детонирующий шнур, далее установлены: первый бустер и передаточный заряд.

5. Многоразовый узел соединения и передачи детонации для многокорпусной перфорационной системы по п. 1, отличающийся тем, что приемная часть состоит из второго корпуса, на боковой поверхности которого имеется кольцевая проточка для фиксации на устье скважины, также на кольцевой проточке выполнены лыски для закручивания ключом в вышерасположенный корпус.

6. Многоразовый узел соединения и передачи детонации для многокорпусной перфорационной системы по п. 1, отличающийся тем, что внутри выступающей части второго корпуса на входе во второй центральный канал выполнено коническое отверстие, в которое плотно запрессована коническая втулка из пластичного материала, повторяющая форму конического отверстия.

7. Многоразовый узел соединения и передачи детонации для многокорпусной перфорационной системы по п. 1, отличающийся тем, что во втором центральном канале установлены последовательно за коническим отверстием: второй бустер, вторая шайба, вторая втулка, внутри которой проходит второй детонирующий шнур.