СИСТЕМА И КОМПОНЕНТЫ СТРЕЛЯЮЩЕГО ПЕРФОРАТОРА Российский патент 2018 года по МПК E21B43/116 

Область техники

В общем, настоящее изобретение относится к системам стреляющего перфоратора. В частности, настоящее изобретение относится к различным компонентам стреляющего перфоратора, которые могут быть модульно смонтированы в систему стреляющего перфоратора, самой смонтированной системе стреляющего перфоратора, комплекту для системы стреляющего перфоратора и способу монтажа системы стреляющего перфоратора.

Уровень техники

Системы стреляющего перфоратора используют для перфорации ствола скважины в нефтяной и газовой промышленности для стыковки ствола скважины с накопительным горизонтом, в пределах которого расположен резервуар для хранения нефти или природного газа.

Обычная система стреляющего перфоратора состоит из внешнего корпуса перфоратора, во внутренней части которого расположены перфораторы, - обычно кумулятивные или торпедные заряды - которые стреляют радиально наружу корпуса перфоратора после детонации. После выстрела в корпусе перфоратора остаются пробоины.

Для зажигания перфораторов существует детонационный шнур, проходящий через корпус перфоратора и присоединенный к детонатору.

Различные сценарии перфорации часто требуют различной фазировки и плотности зарядов или длины перфоратора. Кроме того, иногда требуется, чтобы перфораторы, стреляющие радиально наружу от корпуса перфоратора, были ориентированы в различных направлениях по длине ствольного канала. Следовательно, между различными перфораторами вдоль длины может требоваться фазировка.

Монтаж систем стреляющего перфоратора на объекте также может быть проблематичным при определенных условиях, поскольку они являются некоторой угрозой безопасности, присущей монтажу стреляющих перфораторов вследствие взрывчатой природы некоторых из их подкомпонентов, включая детонатор и детонационный шнур.

Таким образом, существует потребность в системе стреляющего перфоратора, которая благодаря своей конструкции и компонентам будет выполнена с возможностью обращения по меньшей мере к одной из вышеупомянутых потребностей или преодоления или по меньшей мере минимизации по меньшей мере одного из вышеупомянутых недостатков.

Раскрытие изобретения

Объект настоящего изобретения состоит в предоставлении системы стреляющего перфоратора, которая направлена по меньшей мере на одну из вышеупомянутых потребностей.

В соответствии с настоящим изобретением предоставлена система стреляющего перфоратора, имеющая внешний корпус перфоратора и содержащая:

- верхний соединитель;

- по меньшей мере один выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда для централизации одного кумулятивного заряда внутри корпуса перфоратора;

- детонационный шнур, соединенный с верхним соединителем и с каждым выполненным с возможностью укладки в стопу держателем заряда;

- по меньшей мере один нижний соединитель для оконцевания детонационного шнура в системе перфоратора и

- детонатор, энергетически связанный с детонационным шнуром,

причем каждый из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя содержит вращательное соединение для обеспечения выбираемого тактирующего вращения между каждым из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления нижний соединитель может попутно являться распоркой для расположения с промежутками множества выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда и может действовать либо в качестве имеющей метрические размеры распорки, либо в качестве имеющей имперские размеры распорки для любых конкретных метрических или имперских плотности перфорации, фазы и длины системы перфоратора.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения также предоставлен набор для системы стреляющего перфоратора, имеющий компонентные части, выполненные с возможностью монтажа внутри внешнего корпуса перфоратора, при этом указанный набор содержит комбинацию следующих компонентов:

- верхний соединитель;

- по меньшей мере один выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда для централизации одного кумулятивного заряда внутри корпуса перфоратора;

- детонационный шнур, выполненный с возможностью соединения с верхним соединителем и с каждым выполненным с возможностью укладки в стопу держателем заряда;

- по меньшей мере один нижний соединитель, выполненный с возможностью оконцевания детонационного шнура в системе перфоратора; и

- детонатор, выполненный с возможностью энергетической связи с детонационным шнуром,

причем каждый из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя содержит соединение, имеющее множество вращательных степеней свободы для обеспечения выбираемого вращения между каждым из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения также предоставлен способ монтажа системы стреляющего перфоратора, включающий следующие этапы:

(а) этап обеспечения набора для системы стреляющего перфоратора, имеющий компонентные части, выполненные с возможностью монтажа внутри внешнего корпуса перфоратора, при этом указанный набор содержит комбинацию следующих компонентов:

- верхний соединитель;

- по меньшей мере один выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда для централизации одного кумулятивного заряда внутри корпуса перфоратора;

- детонационный шнур, выполненный с возможностью соединения с верхним соединителем и с каждым выполненным с возможностью укладки в стопу держателем заряда;

- по меньшей мере один нижний соединитель, выполненный с возможностью оконцевания детонационного шнура в системе перфоратора, а также с возможностью выполнения двойной функции в качестве распорки для расположения с промежутками множества выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда; и

- детонатор, выполненный с возможностью энергетической связи с детонационным шнуром,

причем каждый из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя содержит соединение, имеющее множество вращательных степеней свободы для обеспечения выбираемого вращения между каждым из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя;

(b) этап монтажа множества выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда в заранее определенной фазе для формирования первого перфораторного узла;

(c) этап провода детонационного шнура в самый нижний соединитель;

(d) этап монтажа самого нижнего соединителя на смонтированное множество выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда;

(e) этап провода соединительного провода между самым нижним соединителем и верхним соединителем;

(f) этап защелкивания детонационного шнура в захватывающие выступы, обеспеченные на каждом держателе зарядов;

(g) этап провода детонационного шнура в верхний соединитель;

(h) этап резки детонационного шнура и

(i) этап установки зарядов в каждый из держателей зарядов.

К вышеописанным этапам способа может быть добавлено несколько необязательных этапов, подробно описанных ниже.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения также предоставлен верхний соединитель для системы стреляющего перфоратора, содержащий:

- соединительный элемент для обеспечения энергетического соединения между детонатором и детонационным шнуром;

- по меньшей мере один фиксирующий направление выступ для фиксации верхнего соединителя в корпусе перфоратора;

- вращательное соединение для обеспечения выбираемого тактирующего вращения между верхним соединителем и держателем заряда,

причем верхний соединитель выполнен с возможностью приема через него электрических соединений.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения также предоставлен выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда для системы стреляющего перфоратора, имеющей корпус перфоратора, при этом держатель снаряда содержит:

- принимающую заряд конструкцию для приема одного кумулятивного заряда;

- множество выступов для централизации указанного кумулятивного заряда внутри корпуса перфоратора и

- по меньшей мере одно вращательное соединение для обеспечения выбираемого тактирующего вращения между держателем заряда и смежным компонентом системы стреляющего перфоратора;

причем пара из указанного множества выступов выполнена с возможностью захвата детонационного шнура, пересекающего этот держатель заряда.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения также предоставлен нижний соединитель для системы стреляющего перфоратора, содержащий:

- оконцовывающую конструкцию, выполненную с возможностью оконцевания детонационного шнура в системе перфоратора;

- множество крыльев для осевой фиксации нижнего соединителя с пружинным упорным кольцом, зафиксированном в корпусе.

- вращательное соединение для обеспечения выбираемого тактирующего вращения между нижним соединителем и держателем заряда,

причем вращательное соединение выполнено таким образом, что нижний соединитель попутно является распоркой для расположения с промежутками множества выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда.

Краткое описание чертежей

Эти и другие объекты и преимущества настоящего изобретения станут понятны при прочтении подробного описания и при ссылке на конкретные варианты его осуществления, которые иллюстрированы на сопутствующих чертежах. С пониманием, что на этих чертежах изображены только типичные варианты осуществления настоящего изобретения, и, следовательно, эти чертежи не предполагаются ограничивающими его объем, примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны и объяснены с дополнительной спецификой и подробностями с помощью использования сопутствующих чертежей, на которых:

На фиг. 1 изображен вид сбоку в разрезе системы стреляющего перфоратора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 изображен вид сбоку верхнего соединителя, нижнего соединителя и выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда системы стреляющего перфоратора в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 изображен вид сбоку верхнего соединителя, нижнего соединителя и выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда системы стреляющего перфоратора в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 изображен перспективный вид спереди нижнего соединителя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5 изображен перспективный вид сзади нижнего соединителя, показанного на фиг. 4.

На фиг. 6 изображен вид спереди выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 7 изображен перспективный вид спереди выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда, показанного на фиг. 6.

На фиг. 8 изображен перспективный вид сзади выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда, показанного на фиг. 6.

На фиг. 9 изображен вид снизу выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда, показанного на фиг. 6.

На фиг. 10 изображен вид сверху выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда, показанного на фиг. 6.

На фиг. 11 изображен вид снизу половинной части верхнего соединителя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 12 изображен вид сбоку половинной части верхнего соединителя, показанной на фиг. 11.

На фиг. 13 изображен перспективный вид сверху половинной части верхнего соединителя, показанной на фиг. 11.

На фиг. 14 изображен перспективный вид снизу половинной части верхнего соединителя, показанной на фиг. 11.

На фиг. 15 изображен перспективный вид верхнего соединителя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 16 изображен вид с торца спереди верхнего соединителя, показанного на фиг. 15.

На фиг. 17 изображен вид с торца сзади верхнего соединителя, показанного на фиг. 15.

На фиг. 18 изображен перспективный вид с торца верхнего соединителя, показанного на фиг. 15.

На фиг. 19 изображен увеличенный подробный вид сбоку в разрезе части системы стреляющего перфоратора, включая перегородку и выполненные с возможностью укладки в стопу держатели заряда, показанной на фиг. 1.

На фиг. 20 изображен перспективный вид нижнего переводника системы перфоратора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 21 изображен вид сбоку корпуса перфоратора системы перфоратора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 22 изображен вид сбоку в разрезе корпуса перфоратора, показанного на фиг. 21.

На фиг. 23 изображен вид сбоку верхнего переводника системы перфоратора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 24 изображен вид сбоку в разрезе верхнего переводника, показанного на фиг. 23.

На фиг. 25 изображен вид сбоку переходника с двойным уплотнением системы перфоратора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 26 изображен перспективный вид переходника с двойным уплотнением, показанного на фиг. 25.

На фиг. 27 изображен перспективный вид детонатора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 28 изображен подробный перспективный вид детонатора, показанного на фиг. 27.

На фиг. 29 изображен другой подробный перспективный вид детонатора, показанного на фиг. 27.

На фиг. 30 изображен другой подробный перспективный вид детонатора, показанного на фиг. 27.

На фиг. 31 изображен другой подробный перспективный вид детонатора, показанного на фиг. 27, с обжимной втулкой.

На фиг. 32 изображен подробный вид сбоку переходника с двойным уплотнением и детонатора в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 33 изображен вид сбоку в разрезе части системы стреляющего перфоратора, иллюстрирующий конфигурацию верхнего переводника в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 34 изображен вид сбоку в разрезе части системы стреляющего перфоратора, иллюстрирующий конфигурацию нижнего переводника в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 35А и 35В показаны изображения электрической схемы детонатора и системы проводов в системе стреляющего перфоратора в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное раскрытие изобретения

В нижеследующем описании и на сопутствующих чертежах одинаковые цифровые ссылки относятся к аналогичным элементам на всем протяжении чертежей и текста. Кроме того, для простоты и ясности, то есть таким образом, чтобы излишне не обременять чертежи несколькими ссылочными номерами, только определенные чертежи были снабжены ссылочными номерами, а компоненты и признаки настоящего изобретения, иллюстрированные на других чертежах, можно легко предполагать на их основании. Варианты осуществления, геометрические конфигурации и/или размеры, показанные на чертежах, предпочтительны только для целей пояснения на примере. Различные признаки, аспекты и преимущества вариантов осуществления станут более понятны из нижеследующего подробного описания.

Кроме того, хотя настоящее изобретение в первую очередь было разработано для перфорации стволов скважин, например, также его можно использовать в других сценариях перфорации или в других областях, как понятно специалисту в области техники. По этой причине выражения, такие как "система перфоратора" и т.п., как использовано в настоящем документе, не следует рассматривать, как ограничивающие объем настоящего изобретения, а также они содержат все другие виды материалов, объектов и/или целей, с которыми настоящее изобретение может быть использовано, и для которых может быть полезным. Каждый пример или вариант осуществления представлен с целью пояснения настоящего изобретения, и он не должен быть рассмотрен, как ограничение настоящего изобретения, и не представляет собой определение всех возможных вариантов осуществления.

Кроме того, хотя вариант осуществления изобретения, как изображено на прилагаемых чертежах, содержит различные компоненты, и, хотя вариант осуществления регулировочной системы, как показан, состоит из определенных геометрических конфигураций, как пояснено и проиллюстрировано в настоящем документе, не все из этих компонентов и геометрий являются существенными для настоящего изобретения и, таким образом, должны быть приняты в их ограничительном смысле, то есть, их не следует рассматривать, как ограничение объема настоящего изобретения. Следует понимать, как также понятно специалисту в области техники, что другие подходящие компоненты и взаимодействие между ними, а также другие подходящие геометрические конфигурации могут быть использованы для регулировочных систем, а соответствующие детали, в соответствии с настоящим изобретением, как кратко пояснено и как может быть легко заключено отсюда специалистом в области техники без отхода от объема настоящего изобретения.

Ссылаясь на фиг. 1-3, объект настоящего изобретения состоит в предоставлении системы 10 стреляющего перфоратора, имеющей внешний корпус 12 перфоратора. Система 10 перфоратора содержит верхний соединитель 14. Для централизации одного кумулятивного заряда 18 внутри корпуса 12 перфоратора обеспечен по меньшей мере один выполненный с возможностью укладки в стопу держатель 16 заряда. К верхнему соединителю 14 и каждому выполненному с возможностью укладки в стопу держателю 16 заряда присоединен детонационный шнур 20.

Система 10 перфоратора содержит по меньшей мере один нижний соединитель 22 для оконцевания детонационного шнура 20 в системе перфоратора. Как лучше показано на фиг. 2, также возможно, что нижний соединитель 22 попутно является распоркой 24 для расположения с промежутками множества выполненных с возможностью укладки в стопу держателей 16 заряда или выполняет ее функцию.

Система перфоратора также содержит детонатор 26, энергетически связанный с детонационным шнуром 20.

Как лучше показано на фиг. 4-18, каждый из верхнего соединителя 14, выполненного с возможностью укладки в стопу держателя 16 заряда и нижнего соединителя 22 содержит вращательное соединение 30 для обеспечения выбираемого тактирующего вращения между вышеупомянутыми компонентами.

Следовательно, пользователь может строить множественные конфигурации систем перфоратора с использованием различных комбинаций основных компонентов. Первый из этих основных компонентов содержит верхний соединитель. Другой основной компонент является одним держателем заряда, который центрирует один кумулятивный заряд. Указанный держатель выполнен с возможностью помещения в стопу и конфигурации на 0, 30, 30 и до 60 градусов или любую другую комбинацию этих фаз для любой определенной длины. Другим основным компонентом является нижний соединитель, который оконцовывает детонационный шнур в перфораторе. Нижний соединитель также может нести в себе электрическое соединение. Нижний соединитель также может попутно являться имеющей имперские размеры выполненной с возможностью укладки в стопу распоркой для обеспечения плотности перфорации до, например, 6 выстрелов на фут. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления другой нижний соединитель может быть обеспечен или выполнен с возможностью попутно быть имеющей метрические размеры выполненной с возможностью укладки в стопу распоркой для обеспечения любой другой плотности перфорации до, например, 20 выстрелов на метр. Другой основной компонент содержит нажимной детонатор, который не использует провода для выполнения необходимых соединений. Нажимной детонатор может использовать подпружиненные соединители, тем самым заменяя какие-либо требуемые провода и обжатие.

Следовательно, в системе с самоцентрируемыми держателями заряда может быть использовано любое количество распорок с любым количеством держателей для любой конкретной метрической или имперской плотности перфорации, фазы и длины системы перфоратора.

В соответствии с вариантом осуществления для монтажа на объекте системы перфоратора требуется только два трубных ключа, и больше не требуется никаких других инструментов.

В соответствии с вариантом осуществления верхний соединитель 14 обеспечивает энергетическое соединение между детонатором и детонационным шнуром.

В соответствии с вариантом осуществления каждый из верхнего соединителя 14, выполненного с возможностью укладки в стопу держателя 16 заряда и нижнего соединителя 22 выполнен с возможностью приема через него электрических соединений.

В соответствии с вариантом осуществления все соединения выполнены при помощи соединителей, таких как подпружиненные соединители, вместо проводов, за исключением сквозного провода от верхнего соединителя 14 до нижнего соединителя 22, чьи концы являются соединителями.

В соответствии с вариантом осуществления компоненты указанного узла могут содержать сформованные части, которые также могут быть изготовлены с возможностью вмещения полностью системы проводов с помощью, например, поверхностного формования, для заделки этой системы проводов и всех соединителей в литой под давлением части. Например, держатель 16 заряда может быть поверхностно формован с возможностью содержания указанного сквозного провода.

В соответствии с вариантом осуществления, как показано на фиг. 4 и 5, каждый нижний соединитель 22 содержит множество выступов 32 для осевой фиксации каждого нижнего соединителя относительно пружинного упорного кольца 54 или эквивалентного удерживающего механизма для удержания держателя 16 заряда от скольжения на дне корпуса 12, как он загружен, (показано на фиг. 1). Нижний соединитель 22 из первого перфораторного узла может вмещать или содержать электрическое соединение через узел 58 перегородки к верхнему соединителю 14 второго или последующего перфораторного узла, как показано, например, на фиг. 19. В соответствии с вариантом осуществления верхний и нижний соединители, а также распорка выполнены из материала марки РА6 для литья под давлением, усиленного 15% стекловолокном, коммерчески доступного от компании BASF под товарным знаком ULTRAMID®, и могут обеспечивать положительное защелочное соединение для любой конфигурации или повторной конфигурации. Как лучше показано на фиг. 5, для облегчения оконцевания детонационного шнура обеспечена конструкция 34 оконцовывающих средств. Упорное пружинное кольцо 54 заранее установлено на дне корпуса 12. Таким образом, указанный узел может сходится при свинчивании с упорным пружинным кольцом 54 с помощью выступов 32 нижнего соединителя.

В соответствии с вариантом осуществления и как показано на фиг. 6-10, каждый выполненный с возможностью укладки в стопу держатель 16 заряда имеет множество выступов 40, опирающихся на внутреннюю поверхность 13 или диаметр корпуса 12 перфоратора (как показано на фиг. 1) и, тем самым, центрирующих внутри кумулятивный заряд. Пара из указанного множества выступов 42 также может быть выполнена с возможностью захвата детонационного шнура (не показан), пересекающего каждый выполненный с возможностью укладки в стопу держатель 16 заряда. Выступы 42 также используют для централизации кумулятивного заряда во внутренней поверхности корпуса перфоратора.

В соответствии с вариантом осуществления, как показано на фиг. 11-18, верхний соединитель 14 содержит по меньшей мере один фиксирующий направление выступ 46. Хотя описано использование фиксирующих направление выступов, для того, чтобы исключить верхнее пружинное упорное кольцо, которое в ином случае было бы использовано для фиксации этого узла, можно использовать другие способы фиксации направления. Как лучше показано на фиг. 19, фиксирующие выступы 46 выполнены с возможностью входа в контакт с соответствующими конструкциями 47 взаимодополняющей формы, смонтированными в корпусе 12, при вращении верхнего соединителя 14 для фиксации положения верхнего соединителя вдоль длины корпуса 12.

В соответствии с вариантом осуществления, как лучше показано на фиг. 19, нижний соединитель 22 на одном конце и верхний соединитель 14 на другом конце упираются в узел 58 перегородки/соединяются с ним для заземления детонатора 26 на корпусе 12 перфоратора с помощью заземляющих средств, показанных здесь, как переходник 48 с двойным уплотнением (см. также фиг. 25 и 26). Переходник 48 с двойным уплотнением выполнен с возможностью уплотнения внутренних компонентов в корпусе 12 от наружной среды, используя уплотняющие средства 60 (здесь показаны, как уплотнительные кольца). Таким образом, переходник 48 с двойным уплотнением уплотняет узлы перфоратора друг от друга вместе с перегородкой 58 и передает заземляющий провод в корпус 12. Следовательно, верхний соединитель 14 и перегородка 58 вмещают электрический и баллистический переход на заряды следующего перфораторного узла для такого большого количества модулей перфораторных узлов, как потребуется, при этом каждый модуль перфораторного узла имеет все указанные компоненты перфораторного узла.

В соответствии с вариантом осуществления переходник 48 с двойным уплотнением является переходником с двойным уплотнением, состоящим из двух частей (не показан), который полностью содержит узел 58 перегородки (состоящий из множества маленьких частей, как показано, например, на фиг. 19) и является реверсивным таким образом, что нет направления установки.

В соответствии с вариантом осуществления и как лучше показано на фиг. 27-31 и 35А, узел 26 детонатора содержит головку 100 детонатора, корпус 102 детонатора и множество проводов 104 детонатора, включая сквозной провод 106, сигнальный провод 108 и заземляющий провод 110. Сквозной провод 106 проходит от верхней части до нижней части системы 10 стреляющего перфоратора, выполняя соединение на каждом держателе 16 заряда. Головка 100 детонатора дополнительно содержит соединительный элемент 112 сквозного провода, соединенный со сквозным проводом 106 (не показан), элемент 114 контакта заземления для соединения заземляющего провода 110 с переходником с двойным уплотнением (также не показан) через заземляющую пружину 116 и соединительный элемент 118 перегородки для соединения сигнального провода 108 с узлом 58 перегородки (также не показан). Для целей изоляции головки 100 детонатора и проводов 104 детонатора от окружающих компонентов в головке 100 детонатора также обеспечены различные изоляционные элементы 120А, 120В. Как лучше показано на фиг. 31, для покрытия головки 100 детонатора и корпуса 102 детонатора может быть обеспечена обжимная втулка 122, тем самым приводя к более устойчивому к внешним воздействиям узлу. Вышеприведенная конфигурация обеспечивает возможность установки детонатора с минимальными инструментальной оснасткой и проводными соединениями.

В соответствии с вариантом осуществления, как показано на фиг. 32, 33 и 35В, изображено соединение и заземление вышеописанного узла 26 детонатора через переходник 48 с двойным уплотнением и герметическую перегородку 124. Перегородка 124 содержит пружинные соединительные концевые стыки, содержащие контактные штыри 126А, 126В, соединенные с цилиндрическими пружинами 128А, 128В. Этот двойной соединительный узел с пружиной и штырем, содержащий перегородку 124 и цилиндрические пружины 128А, 128В, расположен в переходнике 48 с двойным уплотнением, проходя от проводящего бруска 130 к соединительному элементу 118 перегородки. Двойной соединительный узел с пружиной и штырем соединен со сквозным проводом 106 узла 26 детонатора.

В соответствии с вариантом осуществления, как показано на фиг. 11-18, для упрощения изготовления и помощи в монтаже верхний соединитель 14 может иметь составную конструкцию. "Составная конструкция" означает, что верхний соединитель 14 может быть сформирован из двух половин - верхней половины 15А и нижней половины 15В. Как лучше показано на фиг. 15-18, верхний соединитель 14 также может содержать глухое отверстие 47 для вмещения или содержания детонационного шнура, тем самым исключая необходимость обжатия детонационного шнура во время монтажа.

В соответствии с вариантом осуществления и как показано, например, на фиг. 4-18, вращательное соединение 30 может содержать либо множество штырей 50 (фиг. 5), симметрично расположенных вокруг центральной оси вращательного соединения 30, либо множество углублений 52 (фиг. 4), симметрично расположенных вокруг центральной оси вращательного соединения 30 и выполненных с возможностью входа в контакт с указанным множеством штырей 50 смежного вращательного соединения 30.

В соответствии с другим вариантом осуществления вращательное соединение 30 может содержать либо выступ многоугольной формы, либо углубление многоугольной формы, выполненное с возможностью входа в контакт с выступом многоугольной формы смежного вращательного соединения. Указанный многоугольник может быть, например, 12-сторонним для 30 градусного приращения.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения верхний и нижний переводники работают со стандартными спускными/посадочными инструментами, как будет понятно специалисту в области техники.

В соответствии с одним вариантом осуществления и как показано на фиг. 33, верхний переводник 72 облегчает использование стандартного быстро заменяемого узла 140 для обеспечения электрических сигналов с поверхности, а также для приспособления системы стреляющего перфоратора к механической работе с обычным скважинным оборудованием. Быстро заменяемый узел 140 может содержать резьбовой переходник 143 для установки расстояния смещения между электрическим соединителем 142 и контактным штырем 126В, проходящим от узла 58 перегородки.

В соответствии с одним вариантом осуществления и как показано на фиг. 34, нижний переводник 70 может быть выполнен, как стреляющий переходник с уплотняющей пробкой (SPSA, sealing plug shoot adapter), подлежащий использованию специально с этим вариантом осуществления настоящего изобретения. Переходник SPSA может принимать стандартный быстро заменяемый узел 140 (не показан) и изолятор 150, который осуществляет связь со стреляющей головкой, навинченной под ним (не показано). Посадочный инструмент (не показан) может работать на нижней стороне стреляющего перфоратора.

В соответствии с вариантом осуществления финальный монтаж бурового снаряда требует только двух трубных ключей. Для установки детонатора или любых электрических соединений не требуется никаких инструментов.

Объект настоящего изобретения также состоит в предоставлении набора для системы стреляющего перфоратора, имеющего основные компонентные части, описанные выше и выполненные с возможностью монтажа внутри внешнего корпуса перфоратора.

Настоящее изобретение также предоставляет способ монтажа системы стреляющего перфоратора, в котором может быть обеспечено некоторое количество необязательных этапов. Этапы монтажа системы перфоратора для транспортировки включают следующие этапы:

(a) этап обеспечения набора для системы стреляющего перфоратора, имеющего компонентные части, выполненные с возможностью монтажа внутри внешнего корпуса перфоратора (элемент 12 на фиг. 1, 21 и 22), при этом указанный набор содержит комбинацию следующих компонентов:

- верхний соединитель;

- по меньшей мере один выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда для централизации одного кумулятивного заряда внутри корпуса перфоратора;

- детонационный шнур, выполненный с возможностью соединения с верхним соединителем и с каждым выполненным с возможностью укладки в стопу держателем заряда;

- по меньшей мере один нижний соединитель, выполненный с возможностью оконцевания детонационного шнура в системе перфоратора, а также с возможностью выполнения двойной функции в качестве распорки для расположения с промежутками множества выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда; и

- детонатор, выполненный с возможностью энергетической связи с детонационным шнуром,

причем каждый из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя содержит соединение, имеющее множество вращательных степеней свободы для обеспечения выбираемого вращения между каждым из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя;

(b) этап монтажа множества выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда в заранее определенной фазе для формирования первого перфораторного узла;

(c) этап провода детонационного шнура в самый нижний соединитель;

(d) этап монтажа самого нижнего соединителя на смонтированное множество выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда;

(e) этап провода соединительного провода между самым нижним соединителем и верхним соединителем;

(f) этап защелкивания детонационного шнура в захватывающие выступы, обеспеченные на каждом держателе зарядов;

(g) этап провода детонационного шнура в верхний соединитель;

(h) этап резки детонационного шнура, если указанный детонационный шнур не был предварительно обрезан на заранее определенной длине; и

(i) этап установки зарядов в каждый из держателей зарядов.

В соответствии с вариантом осуществления указанный способ до транспортировки дополнительно включает следующие этапы:

(j) этап сталкивания смонтированных элементов вместе для входа в контакт всех штыревых соединений и

(k) этап проведения проверки целостности для того, чтобы удостовериться в полной связности детонационного шнура.

В соответствии с вариантом осуществления для завершения монтажа на месте использования указанный способ дополнительно включает следующие этапы:

(l) этап навинчивания нижнего переводника (элемент 70 на фиг. 1 и 20) на предварительно смонтированные компоненты;

(m) этап установки и соединения детонатора;

(n) этап проталкивания переходника с двойным уплотнением и уплотнительными кольцами на первый перфораторный узел;

(o) этап проталкивания перегородки (элемент 58 на фиг. 19) на переходник с двойным уплотнением, если указанные перегородка и переходник с двойным уплотнением не были заранее смонтированы;

(p) этап навинчивания последующего перфораторного узла на первый перфораторный узел или навинчивания верхнего переводника (элемент 72 на фиг. 1, 23 и 24) на самый верхний смонтированный перфораторный узел для соединения с быстро заменяемым узлом.

Разумеется, объем настоящего изобретения не должен быть ограничен различными вариантами осуществления, изложенными в настоящем документе, но должна быть дана широчайшая интерпретация в соответствии с настоящим описанием в целом. Описанные и проиллюстрированные компоненты и способы не ограничены до конкретных вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, но признаки, иллюстрированные или описанные, как часть одного варианта осуществления, могут быть использованы в других вариантах осуществления или в сочетании с другими вариантами осуществления, образуя дополнительный вариант осуществления. Кроме того, этапы, описанные в способе, могут быть использованы независимо и отдельно от других этапов, описанных в настоящем документе. Многочисленные модификации и изменения могут быть выполнены в вышеописанных вариантах осуществления без отхода от объема настоящего изобретения и формулы изобретения, как понятно специалисту в области техники.

В этой спецификации и последующей формуле изобретения будет сделана ссылка на термины, которые имеют следующие значения. Форма единственного числа с артиклями "a," "an" и "the" содержит множественные обозначаемые объекты, если контекст явно не диктует иное. Дополнительно, ссылки на "верхний", "нижний", "передний", "задний" и тому подобное сделаны только для различения частей и необязательно определяют направление. Аналогично, термины, такие как "первый", "второй" и т.п., использованы для идентификации одного элемента от другого, и если не указано иное, не предназначены для обозначения конкретного порядка или количества элементов.

Как использовано в настоящем документе, термины "может" и "может быть" указывают на возможность наличия в наборе обстоятельств; обладание обозначенными свойством, характеристикой или функцией; и/или ограничения другого глагола посредством выражения одного или большего количества из умения, способности или возможности, связанными с этим ограниченым глаголом. Соответственно, использование "может" и "может быть" указывает на то, что модифицированный термин явно предназначен, способен или пригоден для указанных способности, функции или использования, в то же время учитывая, что в некоторых обстоятельствах модифицированный термин может иногда не быть предназначен, способен или пригоден. Например, при некоторых обстоятельствах могут предполагаться событие или способность, тогда как при других обстоятельствах указанные событие или способность не могут возникнуть - это различие ухвачено посредством терминов "может" и "может быть".

Как использовано в формуле изобретения, слово "содержит" и его грамматические варианты логически сопутствуют и содержат фразы изменяющейся и различной степени, такие как, например, среди прочего "состоящий по существу из" и "состоящий из".

Достижения в области науки и техники могут делать возможными эквиваленты и замены, которые в настоящее время не предусмотрены по причине неопределенности языка; эти вариации должны быть покрыты приложенной формулой изобретения. Это письменное описание использует примеры для описания настоящего изобретения, включая наилучший вариант осуществления, а также чтобы обеспечить любому специалисту в области техники возможность использовать изобретение, включая выполнение и использование любых устройств или систем и выполнение любых включенных способов. Патентоспособный объем настоящего изобретения определяется формулой изобретения и может содержать другие примеры, которые придут на ум специалистам в области техники. Такие другие примеры предполагаются находящимися в пределах объема настоящей формулы изобретения, если они имеют конструктивные элементы, которые не отличаются от буквального языка настоящей формулы изобретения, или если они содержат эквивалентные конструктивные элементы с несущественными отличиями от буквального языка настоящей формулы изобретения.

Группа изобретений относится к различным компонентам стреляющего перфоратора, которые могут быть модульно смонтированы в систему стреляющего перфоратора. Технический результат – повышение монтажной безопасности стреляющего перфоратора. Система стреляющего перфоратора содержит верхний соединитель и по меньшей мере один выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда для централизации одного кумулятивного заряда внутри корпуса перфоратора. Имеется детонационный шнур. Он соединен с верхним соединителем и с каждым выполненным с возможностью укладки в стопу держателем заряда. Для оконцевания детонационного шнура в системе перфоратора предусмотрен нижний соединитель. Каждый нижний соединитель содержит множество выступов для его осевой фиксации к пружинному упорному кольцу. С детонационным шнуром энергетически связан детонатор. Каждый из указанных верхних соединителей, по меньшей мере один выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда и по меньшей мере один нижний соединитель содержат вращательное соединение для обеспечения выбираемого тактирующего вращения между каждым из указанных выше элементов. 6 н. и 19 з.п. ф-лы, 36 ил.

1. Система стреляющего перфоратора, имеющая внешний корпус перфоратора и содержащая:

- верхний соединитель;

- по меньшей мере один выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда для централизации одного кумулятивного заряда внутри корпуса перфоратора;

- детонационный шнур, соединенный с верхним соединителем и с каждым выполненным с возможностью укладки в стопу держателем заряда;

- по меньшей мере один нижний соединитель для оконцевания детонационного шнура в системе перфоратора, причем каждый нижний соединитель содержит множество выступов для его осевой фиксации к пружинному упорному кольцу; и

- детонатор, энергетически связанный с детонационным шнуром,

причем каждый из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя содержит вращательное соединение для обеспечения выбираемого тактирующего вращения между каждым из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя.

2. Система стреляющего перфоратора по п. 1, в которой указанный по меньшей мере один нижний соединитель попутно является распоркой для расположения с промежутками множества выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда.

3. Система стреляющего перфоратора по п. 2, в которой указанный по меньшей мере один нижний соединитель попутно является имеющей метрические размеры распоркой.

4. Система стреляющего перфоратора по п. 2, в которой указанный по меньшей мере один нижний соединитель попутно является имеющей имперские размеры распоркой.

5. Система стреляющего перфоратора по любому из пп. 1-4, в которой верхний соединитель обеспечивает энергетическое соединение между детонатором и детонационным шнуром.

6. Система стреляющего перфоратора по любому из пп. 1-4, в которой детонатор является беспроводным нажимным детонатором с подпружиненными соединителями.

7. Система стреляющего перфоратора по любому из пп. 1-4, в которой каждый из верхнего соединителя, указанного по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и указанного по меньшей мере одного нижнего соединителя выполнен с возможностью приема через него электрических соединений.

8. Система стреляющего перфоратора по п. 7, в которой электрические соединения между верхним соединителем, указанным по меньшей мере одним держателем заряда, указанным по меньшей мере одним нижним соединителем и детонатором являются подпружиненными быстрыми соединениями.

9. Система стреляющего перфоратора по любому из пп. 1-4, 8, в которой каждый выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда содержит множество выступов, опирающихся на внутреннюю поверхность корпуса перфоратора и, тем самым, центрирующих внутри кумулятивный заряд.

10. Система стреляющего перфоратора по п. 9, в которой пара из указанного множества выступов выполнена с возможностью захвата детонационного шнура, пересекающего каждый выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда.

11. Система стреляющего перфоратора по любому из пп. 1-4, 8, 10, в которой верхний соединитель содержит по меньшей мере один фиксирующий направление по оси выступ.

12. Система стреляющего перфоратора по любому из пп. 1-4, 8, 10, в которой верхний соединитель содержит переходник с двойным уплотнением для заземления детонатора на корпус перфоратора.

13. Система стреляющего перфоратора по любому из пп. 1-4, 8, 10, в которой верхний соединитель содержит глухое отверстие для вмещения детонационного шнура.

14. Система стреляющего перфоратора по любому из пп. 1-4, 8, 10, в которой верхний соединитель сформирован посредством монтажа первой и второй половин несмонтированного верхнего соединителя.

15. Система стреляющего перфоратора по любому из пп. 1-4, 8, 10, в которой вращательное соединение выбрано из группы, содержащей множество штырей, симметрично расположенных вокруг центральной оси указанного вращательного соединения, и множество углублений, симметрично расположенных вокруг центральной оси указанного вращательного соединения и выполненных с возможностью входа в контакт с указанным множеством штырей смежного вращательного соединения.

16. Система стреляющего перфоратора по любому из пп. 1-4, 8, 10, в которой вращательное соединение выбрано из группы, содержащей выступ многоугольной формы и углубление многоугольной формы, выполненное с возможностью входа в контакт с выступом многоугольной формы смежного вращательного соединения.

17. Система стреляющего перфоратора по любому из пп. 1-4, 8, 10, дополнительно содержащая материал, поверхностно сформованный над системой проводов и соединителями верхнего соединителя, указанного по меньшей мере одного держателя заряда и указанного по меньшей мере одного нижнего соединителя.

18. Набор для системы стреляющего перфоратора, имеющий компонентные части, выполненные с возможностью монтажа внутри внешнего корпуса перфоратора, при этом указанный набор содержит комбинацию следующих компонентов:

- верхний соединитель;

- по меньшей мере один выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда для централизации одного кумулятивного заряда внутри корпуса перфоратора;

- детонационный шнур, выполненный с возможностью соединения с верхним соединителем и с каждым выполненным с возможностью укладки в стопу держателем заряда;

- по меньшей мере один нижний соединитель, выполненный с возможностью оконцевания детонационного шнура в системе перфоратора, причем каждый нижний соединитель содержит множество выступов для его осевой фиксации к пружинному упорному кольцу; и

- детонатор, выполненный с возможностью энергетической связи с детонационным шнуром,

причем каждый из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя содержит соединение, имеющее множество вращательных степеней свободы для обеспечения выбираемого вращения между каждым из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя.

19. Способ монтажа системы стреляющего перфоратора, включающий следующие этапы:

(а) этап обеспечения набора для системы стреляющего перфоратора, имеющий компонентные части, выполненные с возможностью монтажа внутри внешнего корпуса перфоратора, при этом указанный набор содержит комбинацию следующих компонентов:

- верхний соединитель;

- по меньшей мере один выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда для централизации одного кумулятивного заряда внутри корпуса перфоратора;

- детонационный шнур, выполненный с возможностью соединения с верхним соединителем и с каждым выполненным с возможностью укладки в стопу держателем заряда;

- по меньшей мере один нижний соединитель, выполненный с возможностью оконцевания детонационного шнура в системе перфоратора, а также с возможностью выполнения двойной функции в качестве распорки для расположения с промежутками множества выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда; и

- детонатор, выполненный с возможностью энергетической связи с детонационным шнуром,

причем каждый из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя содержит соединение, имеющее множество вращательных степеней свободы для обеспечения выбираемого вращения между каждым из указанных верхнего соединителя, по меньшей мере одного выполненного с возможностью укладки в стопу держателя заряда и по меньшей мере одного нижнего соединителя;

(b) этап монтажа множества выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда в заранее определенной фазе для формирования первого перфораторного узла;

(c) этап провода детонационного шнура в самый нижний соединитель;

(d) этап монтажа самого нижнего соединителя на смонтированное множество выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда;

(e) этап провода соединительного провода между самым нижним соединителем и верхним соединителем;

(f) этап защелкивания детонационного шнура в захватывающие выступы, обеспеченные на каждом держателе зарядов;

(g) этап провода детонационного шнура в верхний соединитель;

(h) этап резки детонационного шнура, если указанный детонационный шнур не был предварительно обрезан на заранее определенной длине и

(i) этап установки зарядов в каждый из держателей зарядов.

20. Способ по п. 19, дополнительно включающий следующие этапы:

(j) этап сталкивания смонтированных элементов вместе для входа в контакт всех штыревых соединений и

(k) этап проведения проверки целостности.

21. Способ по п.20, дополнительно включающий следующие этапы:

(l) этап навинчивания нижнего переводника на предварительно смонтированные компоненты;

(m) этап установки и соединения детонатора;

(n) этап проталкивания двойного переводника с уплотнительными кольцами на первый перфораторный узел;

(о) этап проталкивания перегородки на указанный двойной переводник, если указанные перегородка и переходник с двойным уплотнением не были заранее смонтированы;

(p) этап навинчивания последующего перфораторного узла на первый перфораторный узел или навинчивания верхнего переводника на самый верхний смонтированный перфораторный узел.

22. Верхний соединитель для системы стреляющего перфоратора, содержащий:

- соединительный элемент для обеспечения энергетического соединения между детонатором и детонационным шнуром;

- по меньшей мере один фиксирующий направление выступ для фиксации верхнего соединителя в корпусе перфоратора;

- вращательное соединение для обеспечения выбираемого тактирующего вращения между верхним соединителем и держателем заряда,

причем верхний соединитель выполнен с возможностью приема через него электрических соединений.

23. Выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда для системы стреляющего перфоратора, имеющей корпус перфоратора, при этом держатель снаряда содержит:

- принимающую заряд конструкцию для приема одного кумулятивного заряда;

- множество выступов для централизации указанного кумулятивного заряда внутри корпуса перфоратора и

- по меньшей мере одно вращательное соединение для обеспечения выбираемого тактирующего вращения между держателем заряда и смежным компонентом системы стреляющего перфоратора;

причем пара из указанного множества выступов выполнена с возможностью захвата детонационного шнура, пересекающего этот держатель заряда, при этом указанное вращательное соединение обеспечивает выбираемое тактирующее вращение между выполненным с возможностью укладки в стопу держателем заряда и по меньшей мере одним нижним соединителем, причем каждый нижний соединитель содержит множество выступов для его осевой фиксации к пружинному упорному кольцу.

24. Выполненный с возможностью укладки в стопу держатель заряда по п.23, в котором указанное по меньшей мере одно вращательное соединение выбрано из группы, содержащей множество штырей, симметрично расположенных вокруг центральной оси указанного вращательного соединения, и множество углублений, симметрично расположенных вокруг центральной оси указанного вращательного соединения и выполненных с возможностью входа в контакт с указанным множеством штырей.

25. Нижний соединитель для системы стреляющего перфоратора, содержащий:

- оконцовывающую конструкцию, выполненную с возможностью оконцевания

детонационного шнура в системе перфоратора;

- множество крыльев для осевой фиксации нижнего соединителя с пружинным упорным кольцом,

- вращательное соединение для обеспечения выбираемого тактирующего вращения между нижним соединителем и держателем заряда,

причем вращательное соединение выполнено таким образом, что нижний соединитель попутно является распоркой для расположения с промежутками множества выполненных с возможностью укладки в стопу держателей заряда.