УЗЕЛ ПЕРЕДАЧИ ДЕТОНАЦИИ Российский патент 2019 года по МПК E21B43/117 

Изобретение относится к проведению прострелочно-взрывных работ в различных скважинах и, в частности, нефтяных или газовых скважинах различного типа и может быть использовано в устройствах передачи детонации кумулятивных перфораторов.

Из уровня техники известна многофункциональная втулка бустера для перфорационных систем, содержащая цилиндрическую часть с осевым отверстием для установки бустера, имеющую с одной стороны цанговый зажим, имеющий внешнюю конусообразную часть, а с другой - крышку с центральным отверстием и буртиком, гайку с внутренней конусообразной частью, навинченную на резьбовой участок, причем в осевом отверстии цилиндрической части втулки выполнен второй буртик для упора бустера, а со стороны, противоположной гайке, на цилиндрическом участке выполнен второй резьбовой участок, на который навернута крышка (RU 174197 U1, кл. Е21В 43/117, опубл. 06.10.2017).

Недостатком данного технического решения является сложность конструкции, достаточно большое количество сопрягаемых деталей и необходимость установки бустера одного диаметра.

Заявленное изобретение имеет более простую конструкцию, а также меньшее количество сопрягаемых деталей. Вследствие этого, упрощена установка бустера на детонирующем шнуре. Заявленное изобретение позволяет использовать бустеры различных диаметров.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является узел передачи детонации (УПД), содержащий каркас, переходник, детонирующий шнур, бустер, втулку бустера, которая выполнена в виде диска и цилиндрической части с осевым отверстием для размещения бустера, при этом переходник имеет по продольной оси сквозное внутреннее отверстие с цилиндрической проточкой для размещения втулки бустера и детонирующего шнура, при этом дополнительно снабжен детонирующим шнуром, бустером, втулкой бустера, втулкой каркаса, при этом 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, при этом 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, а снаружи на средней части втулки каркаса выполнено кольцевое утолщение, составляющее с втулкой каркаса одно целое (RU 2386793 С1, кл. Е21В 43/117, опубл. 20.04.2010).

Недостатком наиболее близкого аналога является трудоемкость снаряжения узла передачи детонации кумулятивного перфоратора.

Отличием заявленного изобретения от наиболее близкого аналога является то, что заявленное изобретение дополнительно содержит втулку поворотную с возможностью установки во втулку каркаса путем осевого движения до кольцевого выступа и поворота вокруг своей оси и крепления втулки поворотной за счет выступов на втулке поворотной во втулке каркаса, форма отверстия на втулке каркаса повторяет форму торца втулки поворотной; втулку-защелку с возможностью установки на заряд передаточный и фиксации на конусовидных выступах поворотной втулки; втулку-удлинитель и втулку-изолятор, а также за счет установки втулок-защелок от верхнего и нижнего каркаса по единой базе центрального отверстия и переходника. Тем самым исключается осевое смещение передаточных зарядов и повышается надежность передачи детонации.

Задачей, на решение которой направлено, заявленное изобретение, является создание высоконадежного узла передачи детонации кумулятивного перфоратора.

Поставленная задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, решается посредством узла передачи детонации, содержащего каркас, переходник, детонирующий шнур, заряд передаточный, втулку бустера, втулку каркаса с кольцевым выступом, который дополнительно содержит втулку поворотную с возможностью установки во втулку каркаса путем осевого движения до кольцевого выступа и поворота вокруг своей оси и крепления втулки поворотной за счет выступов на втулке поворотной во втулке каркаса, форма отверстия на втулке каркаса повторяет форму торца втулки поворотной; втулку-защелку с возможностью установки на заряд передаточный и фиксации на конусовидных выступах поворотной втулки; втулку-удлинитель и втулку-изолятор.

Формы выступов на втулке поворотной образуют с плоскостью торца кольцевого выступа угол Y°, диапазон значений которого находится от 3° до 20°.

Количество выступов на втулке поворотной варьируется от 1 до 4.

Положение заряда передаточного ограничено выступом втулки поворотной с одной стороны и выступом втулки-защелки с другой стороны.

Центрирование заряда передаточного в переходнике обеспечивается ребрами втулки-защелки.

Диаметр ребер втулки-защелки k варьируется от 12 до 50 мм, но не превышает диаметр отверстия в переходнике D.

Втулки-защелки центрируются по центральному отверстию переходника диаметром D.

Втулки-защелки при сборке направляются в центральное отверстие переходника по конусной направляющей переходника.

Контакты и втулка-изолятор обеспечивают транзит электрической цепи.

Сущность изобретения поясняется фигурами, где:

Фиг. 1 - Вид втулки поворотной в 7 проекциях;

Фиг. 2 - Вид втулки каркаса в 2-х проекциях;

Фиг. 3 - Вид втулки-защелки в 4-х проекциях;

Фиг. 4 - Вид втулки-удлинителя в 2-х проекциях;

Фиг. 5 - Схема установки в перфораторе;

Фиг. 6 - Схема установки с возможностью транзита электрической цепи между секциями перфоратора.

На фигурах приняты следующие обозначения:

1 - Втулка поворотная;

2 - Втулка каркаса;

3 - Кольцевой выступ;

4 - Выступы втулки поворотной;

5 - Отверстие втулки каркаса;

6 - Торец втулки поворотной;

7 - Конусовидные выступы;

8 - Втулка-защелка;

9 - Втулка-удлинитель;

10 - Окна втулки-защелки и втулки-удлинителя;

11 - Пазы;

12 - Детонирующий шнур;

13 - Переходник;

14 - Заряд передаточный (УПД);

15 - Выступ втулки поворотной;

16 - Выступ втулки-защелки;

17 - Ребра втулки-защелки;

18 - Электрический провод;

19 - Контакты;

20 - Втулка-изолятор;

21 - Конусная направляющая переходника

Втулка поворотная 1 (Фиг. 1) устанавливается во втулку каркаса 2 (Фиг. 2) путем осевого движения до кольцевого выступа 3 и поворота вокруг своей оси. Крепление втулки поворотной 1 во втулке каркаса 2 осуществляется за счет формы выступов 4 на втулке 1, образующих угол Y° (диапазон значений от 3° до 20°) с плоскостью торца кольцевого выступа 3. Количество выступов 4 варьируется от 1 до 4-х штук.

Форма отверстия 5 на втулке каркаса 2 повторяет форму торца 6 втулки поворотной 1. Возможность поворота втулки поворотной 1 относительно втулки каркаса осуществляется за счет размеров с, е, f (фиг. 1), при этом размер с гарантированно больше толщины S втулки каркаса 2, а размер е гарантированно меньше размера S. Размер f обеспечивает предварительный поворот втулки 1 без фиксации. Так же допускается форма выступа 3 без размера f.

Конусовидные выступы 7 на фиг. 1, образующие угол β относительно поворотной втулки 1 предназначены для фиксации втулки-защелки 8 (фиг. 3) и втулки-удлинителя 9 (фиг. 4).

Фиксация втулки-защелки 8 на поворотной втулке 1 обеспечивается размером k (фиг. 1), который равен или больше диаметра D1 втулки-защелки 8. Во время фиксации расстояние k между конусовидными выступами 7 уменьшается за счет паза 11, далее конусовидные выступы 7 совпадают с окнами 10, положение которых относительно выступов 7 определено размером g. Геометрические размеры могут варьироваться согласно таблице 1.

Втулка-удлинитель 9 предназначена для набора требуемой длины.

Совокупность деталей 1, 8 и 9 в сборе образуют втулку бустера (УПД).

Толщина втулки каркаса S от 2 до 20 мм. Определяет надежность фиксации втулки бустера (УПД) в каркасе.

Диаметр втулки бустера (диаметр отверстия в переходнике) D исключает возможность накопления остатков втулки бустера в переходнике.

Длина втулки бустера от 75 до 300 мм. Определяет надежность передачи детонации и возможность накопления остатков втулки бустера в переходнике.

Втулка бустера (УПД) предназначена для транзита баллистической цепи детонирующего шнура 12 между секциями перфоратора в переходнике 13 и для фиксации заряда передаточного 14 (фиг. 5, 6).

Сборка узла передачи детонации осуществляется в следующем порядке: на детонирующий шнур 12, проходящий через втулку каркаса 2 одевается поворотная втулка 1 и фиксируется во втулке каркаса 2. Далее детонирующий шнур 12 обрезается на величину, необходимую для установки заряда передаточного 14. После установки на заряд передаточный 14 одевается втулка-защелка 8 и фиксируется на конусовидных выступах 7 поворотной втулки 1. Положение заряда передаточного 14 ограничено выступом 15 (фиг. 1) с одной стороны и выступом 16 (фиг. 3) втулки-защелки 8 с другой стороны.

Центрирование заряда передаточного 14 в переходнике 13 обеспечивается ребрами 17 (фиг. 3). При этом диаметр ребер 17 варьируется от 12 до 50 мм, но не превышает диаметр в переходнике 13.

При необходимости транзита электрической цепи электрическим проводом 18 между секциями перфоратора (фиг. 6), применяются контакты 19, которые установлены во втулку-изолятор 20.

Для облегчения сборки на переходнике 13 выполнены конусные направляющие переходника 21.

Преимуществами заявленного изобретения являются:

- удобство и простота снаряжения;

- отсутствие необходимости точного замера длины детонирующего шнура перед обрезкой для последующего обжатия бустера (УПД);

- повышение надежности передачи детонации с бустера (УПД) на бустер (УПД), за счет гарантированного соосного их расположения при сборке, которое обеспечивается установкой втулок бустера (УПД) по единой базе -центральному отверстию переходника. А также за счет фиксации обжатого бустера (УПД) внутри втулки бустера, что исключает влияние человеческого фактора на надежность передачи детонации;

- исключение накопления остатков втулки бустера в отверстии переходника за счет конфигурации вырезов на втулках каркаса, выполненных из листового материала, в совокупности с центральным сквозным отверстием, определенного диаметра, в переходнике. Это в свою очередь облегчает подготовку переходника к повторному применению.

Изобретение относится к проведению прострелочно-взрывных работ в различных скважинах и, в частности, нефтяных или газовых скважинах различного типа и может быть использовано в устройствах передачи детонации кумулятивных перфораторов. Узел передачи детонации содержит каркас, переходник, детонирующий шнур, заряд передаточный, втулку бустера, втулку каркаса с кольцевым выступом, контакты. Заявленное устройство дополнительно содержит втулку поворотную с возможностью установки во втулку каркаса путем осевого движения до кольцевого выступа и поворота вокруг своей оси и крепления втулки поворотной за счет выступов на втулке поворотной во втулке каркаса, форма отверстия на втулке каркаса повторяет форму торца втулки поворотной; втулку-защелку с возможностью установки на заряд передаточный и фиксации на конусовидных выступах поворотной втулки; втулку-удлинитель и втулку-изолятор. Заявленное изобретение позволяет повысить надежность передачи детонации с бустера (УПД) на бустер (УПД) за счет гарантированного соосного их расположения при сборке. 7 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Узел передачи детонации, содержащий каркас, переходник, детонирующий шнур, заряд передаточный, втулку бустера, втулку каркаса с кольцевым выступом, контакты, отличающийся тем, что дополнительно содержит втулку поворотную с возможностью установки во втулку каркаса путем осевого движения до кольцевого выступа и поворота вокруг своей оси и крепления втулки поворотной за счет выступов на втулке поворотной во втулке каркаса, форма отверстия на втулке каркаса повторяет форму торца втулки поворотной; втулку-защелку с возможностью установки на заряд передаточный и фиксации на конусовидных выступах поворотной втулки; втулку-удлинитель и втулку-изолятор.

2. Узел передачи детонации по п. 1, отличающийся тем, что формы выступов на втулке поворотной образуют с плоскостью торца кольцевого выступа угол Y°, диапазон значений которого находится от 3° до 20°.

3. Узел передачи детонации по п. 1, отличающийся тем, что количество выступов на втулке поворотной варьируется от 1 до 4.

4. Узел передачи детонации по п. 1, отличающийся тем, что положение заряда передаточного ограничено выступом втулки поворотной с одной стороны и выступом втулки-защелки с другой стороны.

5. Узел передачи детонации по п. 1, отличающийся тем, что центрирование заряда передаточного в переходнике обеспечивается ребрами втулки-защелки.

6. Узел передачи детонации по п. 5, отличающийся тем, что диаметр ребер втулки-защелки варьируется от 12 до 50 мм, но не превышает диаметр отверстия в переходнике.

7. Узел передачи детонации по п. 1, отличающийся тем, что втулки-защелки при сборке направляются в центральное отверстие переходника по конусной направляющей переходника.

8. Узел передачи детонации по п. 1, отличающийся тем, что контакты и втулка-изолятор обеспечивают транзит электрической цепи.