УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИНЫ И ПЕРФОРАЦИОННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИНЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2024 года по МПК E21B43/117 E21B43/1185 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США №62/848856, поданной 16 мая 2019 г., и по предварительной заявке на патент США №63/011082, поданной 16 апреля 2020 г., содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Варианты осуществления настоящего изобретения в целом относятся к процессу перфорации скважины при добыче нефти и газа. Более конкретно, в настоящем документе описаны варианты осуществления модульного перфорационного инструмента.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Нефтяные скважины представляют собой отверстия, пробуренные в земле, при этом в некоторых случаях бурение осуществляется под водой. Стволы скважин могут проходить в земле по существу в вертикальном направлении или могут проходить под углом к вертикали или даже горизонтально. Скважина предоставляет канал, по которому нефть и газ или фактически любой другой текучий ресурс выходят из геологического пласта в ствол скважины, а затем поднимаются на поверхность. Ствол скважины обычно обсажен опорным материалом, чтобы путь потока оставался открытым при протекании текучей среды по каналу. Опорный материал может представлять собой трубу, бетонную крепь или другую опорную структуру. Поток нефти и газа проходит через тонкие щели, трещины и капиллярные каналы в геологическом пласте под действием перепада давления между пластом и стволом скважины. Когда текучие среды перемещаются через пласт, поток текучей среды может захватывать твердые частицы, которые могут закупорить трещины и щели, снижая тем самым добычу текучих сред из пласта. По мере добычи текучих сред из пласта давление внутри может уменьшаться, что снижает перепад давления, вызывающий поток текучих сред.

[0004] В некоторых случаях поток из геологического пласта может быть усилен путем формирования каналов, проходящих от стенки скважины в пласт. Эти каналы представляют собой отверстия, которые проходят от стенки скважины в пласт и обеспечивают открытый проход, который по существу невосприимчив к закупориванию твердыми частицами и способствует свободному прохождению нефти и газа в скважину из пласта. Эти каналы обычно образуют посредством спуска перфорационного инструмента в скважину для подрыва зарядов взрывчатого вещества, сформированных таким образом, чтобы сила взрыва распространялась по желаемой схеме в направлении стенки скважины и обычно через обсадные трубы и/или крепь скважины. Сфокусированная сила взрыва разрушает и удаляет участок геологического пласта, горной породы или другой геологической структуры у стенки скважины и на некотором расстоянии в радиальном направлении от стенки скважины в пласт, которое в некоторых случаях составляет до 60 дюймов, для образования канала. В большинстве случаев в стенке скважины формируют более одного такого канала с различными азимутами и на различных глубинах, что обусловлено производственными потребностями конкретной скважины.

[0005] Перфорационный инструмент, который иногда именуют скважинным перфоратором, представляет собой сложный инструмент, подающий инициирующий импульс к одному или более зарядам взрывчатого вещества, которые скважинный перфоратор располагает таким образом, чтобы направить взрыв от кумулятивного заряда в желаемом направлении (см. например, патент США 4,191,265, Е21В 43/117, 04.03.1980). Заряды взрывчатого вещества расположены и удерживаются в нужном положении в обойме, и запальная цепь электрически соединена с кумулятивными зарядами. Транспортировка таких узлов строго регулируется законом во всем мире из-за возможности взрыва. В большинстве случаев подузлы для подачи инициирующего импульса должны транспортироваться отдельно от подузла с взрывчатым веществом, при этом инструмент собирают в полевых условиях. Такие ограничения затрудняют доставку перфорационных инструментов на буровые площадки. Кроме того, фиксация кумулятивных зарядов в желаемом положении внутри скважинного перфоратора сопряжена с определенным трудностями. Как правило, кумулятивные заряды должны быть установлены в определенных местах внутри скважинного перфоратора, что ограничивает возможности применения взрывчатки. В области техники существует потребность в создании скважинного перфоратора, который является транспортабельным и более гибким в процессе эксплуатации.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют устройство, содержащее корпус; множество рам, которые расположены внутри корпуса, причем каждая рама имеет цилиндрическую форму с центральной осью и множество гильз, и каждая гильза имеет ось, проходящую перпендикулярно центральной оси, при этом оси гильз каждой рамы расположены в плоскости, перпендикулярной центральной оси, и рамы выполнены с возможностью штабелирования в аксиальном направлении; электрический проводник, расположенный вдоль центрального прохода каждой рамы; множество кумулятивных зарядов, зафиксированных в гильзах рам; элемент в форме перегородки, расположенный в корпусе и образующий уплотнение с корпусом; и модуль инициатора, расположенный в корпусе, причем элемент в форме перегородки расположен между модулем инициатора и множеством рам.

[0007] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют перфорационный инструмент, содержащий цилиндрический корпус, имеющий множество выполненных в нем перфорационных канавок; множество зарядных рам, которые располагаются внутри корпуса, причем каждая зарядная рама имеет цилиндрическую форму с центральной осью и множество гильз, расположенных рядом с одной из перфорационных канавок, и каждая гильза имеет ось, проходящую перпендикулярно центральной оси, при этом оси гильз каждой зарядной рамы расположены в плоскости, перпендикулярной центральной оси, каждая гильза имеет фиксирующий элемент, который проходит по окружности гильзы, и зарядные рамы выполнены с возможностью штабелирования в аксиальном направлении; множество кумулятивных зарядов, зафиксированных в гильзах зарядных рам; элемент в форме перегородки, расположенный в корпусе и образующий уплотнение с корпусом; и модуль инициатора, расположенный в корпусе, причем элемент в форме перегородки расположен между модулем инициатора и множеством зарядных рам.

[0008] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют перфорационный инструмент, содержащий цилиндрический корпус; первый перфорационный узел, расположенный внутри корпуса, причем указанный первый перфорационный узел содержит первую раму для кумулятивных зарядов, модуль инициатора и элемент в форме перегородки, расположенный между рамой и модулем инициатора; и второй перфорационный узел, расположенный внутри корпуса, причем указанный второй перфорационный узел содержит вторую раму для кумулятивных зарядов, электрически соединенную с модулем инициатора первого перфорационного узла посредством электрического проводника, расположенного проходящим через центральный проход второй рамы.

[0009] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют раму для расположения кумулятивных зарядов, содержащую тело, имеющее центральную ось, причем через тело имеется проход, идущий вдоль центральной оси, и множество отверстий, ориентированных перпендикулярно центральной оси, причем каждое отверстие содержит стенку, имеющую круглое поперечное сечение и диаметр, который уменьшается от первого конца отверстия ко второму концу отверстия, при этом первый конец отверстия имеет круглый обод, а второй конец отверстия имеет порт, который соединяет по текучей среде отверстие с проходом, и каждое отверстие имеет вырез в стенке, причем указанный вырез имеет первую боковую стенку и вторую боковую стенку, расположенную напротив первой боковой стенки, при этом ограничитель проходит от первой боковой стенки через вырез ко второй боковой стенке.

[0010] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют раму для расположения кумулятивных зарядов, содержащую тело, имеющее центральную ось, причем через тело имеется проход, идущий вдоль центральной оси, и множество отверстий, ориентированных перпендикулярно центральной оси, причем каждое отверстие содержит стенку, имеющую круглое поперечное сечение и диаметр, который уменьшается от первого конца отверстия ко второму концу отверстия, при этом первый конец отверстия имеет круглый обод, а второй конец отверстия имеет порт, который соединяет по текучей среде отверстие с проходом, и каждое отверстие имеет два прямоугольных выреза в стенке на противоположных сторонах, причем указанные вырезы выровнены вдоль центральной оси, при этом ограничитель проходит через каждый вырез вдоль окружности отверстия.

[0011] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют раму для расположения кумулятивных зарядов, содержащую тело, имеющее центральную ось, причем через тело имеется проход, идущий вдоль центральной оси, и множество отверстий, ориентированных перпендикулярно центральной оси, причем каждое отверстие содержит стенку, имеющую круглое поперечное сечение и диаметр, который уменьшается от первого конца отверстия ко второму концу отверстия, при этом первый конец отверстия имеет круглый обод, а второй конец отверстия имеет порт, который соединяет по текучей среде отверстие с проходом, и каждое отверстие имеет два прямоугольных выреза в стенке на противоположных сторонах, причем указанные вырезы выровнены вдоль центральной оси, при этом ограничитель проходит через каждый вырез вдоль окружности отверстия, и указанное тело имеет первый конец с множеством первых установочных элементов и второй конец, который расположен напротив первого конца, с множеством вторых установочных элементов, которые соответствуют первым установочным элементам.

[0012] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют модуль инициатора, содержащий первый элемент, имеющий контактное кольцо с конической поверхностью и центральным отверстием; и второй элемент, содержащий печатную плату, соединенную со вторым элементом в перпендикулярной ориентации посредством зажимов; и центральную втулку, удерживающую детонатор, который выступает через центральное отверстие первого элемента.

[0013] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют модуль инициатора, содержащий первый элемент, имеющий контактное кольцо на первом конце модуля инициатора, причем контактное кольцо имеет коническую поверхность и центральное отверстие; и второй элемент, содержащий печатную плату, соединенную со вторым элементом посредством множества зажимов; и центральную втулку, удерживающую детонатор, который вступает через центральное отверстие первого элемента, причем модуль инициатора имеет цилиндрическую форму с центральной осью, печатная плата ориентирована вдоль плоскости, перпендикулярной центральной оси, модуль инициатора имеет второй конец, расположенный напротив первого конца, и модуль инициатора дополнительно содержит электрический соединитель, который вступает из второго конца.

[0014] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют модуль инициатора, содержащий первый элемент, имеющий контактное кольцо на первом конце модуля инициатора, причем контактное кольцо имеет коническую поверхность, и центральное гнездо, которое ограничивает центральное отверстие; и второй элемент, содержащий печатную плату, соединенную со вторым элементом посредством множества зажимов; и центральную втулку, удерживающую детонатор, который располагается в центральном гнезде первого элемента, причем модуль инициатора имеет цилиндрическую форму с центральной осью, печатная плата ориентирована вдоль плоскости, перпендикулярной центральной оси, модуль инициатора имеет второй конец, расположенный напротив первого конца, и модуль инициатора дополнительно содержит цилиндрический электрический соединитель, который вступает из второго конца.

[0015] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют элемент в форме перегородки для перфорационного инструмента, причем указанный элемент в форме перегородки содержит цилиндрическое тело, изготовленное из конструктивно прочного материала, которое имеет первый конец, второй конец, расположенный напротив первого конца, и центральный проход, сформированный вдоль его оси и проходящий от первого конца ко второму концу; и электрический проводник, расположенный в проходе вдоль оси и имеющий первый конец с закругленным штырем, который проходит в гнездо, образованное в первом конце цилиндрического тела, и второй конец, который имеет электрическую муфту, расположенную на втором конце цилиндрического тела.

[0016] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют элемент в форме перегородки для перфорационного инструмента, причем элемент в форме перегородки содержит цилиндрическое тело, изготовленное из конструктивно прочного материала, которое имеет первый конец, второй конец, расположенный напротив первого конца, и центральный проход, сформированный вдоль его оси и проходящий от первого конца ко второму концу; и электрический проводник, расположенный в проходе вдоль оси и имеющий первый конец с закругленным штырем, который проходит в гнездо, образованное в первом конце цилиндрического тела, и второй конец, который имеет электрическую муфту, расположенную на втором конце цилиндрического тела, причем первый конец электрического проводника выполнен с возможностью электрического соединения с модулем инициатора для перфорационного инструмента, а второй конец электрического проводника выполнен с возможностью электрического соединения с модулем инициатора для перфорационного инструмента и зарядным модулем для перфорационного инструмента.

[0017] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют элемент в форме перегородки для перфорационного инструмента, причем элемент в форме перегородки содержит цилиндрическое тело, изготовленное из конструктивно прочного материала, которое имеет первый конец, второй конец, расположенный напротив первого конца, и центральный проход, сформированный вдоль его оси и проходящий от первого конца ко второму концу; электрический проводник, расположенный в проходе вдоль оси и имеющий первый конец с закругленным штырем, который проходит в гнездо, образованное в первом конце цилиндрического тела, и второй конец, который имеет электрическую муфту, выступающую из второго конца цилиндрического тела, причем первый конец электрического проводника выполнен с возможностью электрического соединения с модулем инициатора для перфорационного инструмента, а второй конец электрического проводника выполнен с возможностью электрического соединения с модулем инициатора для перфорационного инструмента и зарядным модулем для перфорационного инструмента; и изолирующий элемент, расположенный в центральном проходе между цилиндрическим телом и электрическим проводником.

[0018] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют способ проведения скважинной обработки, включающий расположение перфорационного заряда в перфорационном инструменте; расположение инициирующего заряда рядом с перфорационным зарядом; развертывание перфорационного инструмента в скважине; и активацию перфорационного заряд посредством прямой передачи баллистической энергии из инициирующего заряда в перфорационный заряд.

[0019] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют способ скважинной обработки, включающий расположение множества перфорационных зарядов в перфорационном инструменте; расположение множества инициирующих зарядов рядом с перфорационными зарядами, причем каждый инициирующий заряд расположен рядом с соответствующим перфорационным зарядом; развертывание перфорационного инструмента в скважине; активацию первого инициирующего заряда из множества инициирующих зарядов; активацию каждого инициирующего заряда посредством прямой передачи баллистической энергии от соседнего инициирующего заряда; и активацию каждого перфорационного заряда посредством прямой передачи баллистической энергии от соответствующего инициирующего заряда.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0020] Для того чтобы обеспечить лучшее понимание вышеперечисленных признаков настоящего изобретения, далее будет представлено более конкретное описание настоящего изобретения, сущность которого кратко изложена выше, со ссылками на варианты осуществления, некоторые из которых показаны на прилагаемых графических материалах. Однако следует отметить, что на прилагаемых графических материалах показаны только иллюстративные варианты осуществления, и, следовательно, их не следует рассматривать в качестве ограничивающих объем настоящего изобретения, при этом допускается, что существуют и другие столь же эффективные варианты осуществления.

[0021] На фиг. 1А представлен вид сбоку перфорационного инструмента в соответствии с одним вариантом осуществления.

[0022] На фиг. 1В представлен подробный вид участка перфорационного инструмента, показанного на фиг. 1А.

[0023] На фиг. 1С представлен вид в разрезе участка перфорационного инструмента, показанного на фиг. 1А.

[0024] На фиг. 1D представлен более подробный вид в разрезе участка перфорационного инструмента, показанного на фиг. 1А.

[0025] На фиг. 2А представлен вид в разрезе перфорационного инструмента в транспортной конфигурации в соответствии с другим вариантом осуществления.

[0026] На фиг. 2В представлен подробный вид участка перфорационного инструмента в соответствии с одним вариантом осуществления.

[0027] На фиг. 2С представлен вид в разрезе модуля инициатора в соответствии с другим вариантом осуществления.

[0028] На фиг. 3А представлен вид в изометрии зарядной рамы в соответствии с другим вариантом осуществления.

[0029] На фиг. 3В представлен вид в разрезе участка зарядной рамы, показанной на фиг. 3А.

[0030] На фиг. 3С представлен другой вид в изометрии рамы, показанной на фиг. 3А.

[0031] На фиг. 3D представлен вид в изометрии рамы в соответствии с другим вариантом осуществления.

[0032] В целях облегчения понимания идентичные ссылочные позиции, где это возможно, применяют для обозначения идентичных элементов, которые являются общими для фигур. Предполагается, что элементы и признаки одного варианта осуществления могут быть успешно включены в состав других вариантов осуществления без дополнительного упоминания.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0033] Описанные в настоящем документе модульные перфорационные инструменты выполнены с возможностью транспортировки в качестве цельного груза, а также с возможностью расширения до любого желаемого размера в полевых условиях. Кроме того, описанные в настоящем документе инструменты обладают настраиваемыми направленностью и разнесением взрывов. На фиг. 1А представлен вид сбоку перфорационного инструмента 100 в соответствии с одним вариантом осуществления. Перфорационный инструмент 100 выполнен с возможностью встраивания в инструмент для применения в стволе скважины. Перфорационный инструмент 100 характеризуется наличием первого конца 102 и второго конца 104, который расположен напротив первого конца 102. Каждый конец выполнен с возможностью прикрепления к бурильной колонне посредством резьбового соединения, болтового соединения или других методик крепления. Устройство, показанное на фиг. 1А, содержит наружный корпус 106, который состоит из трех идентичных сегментов 106А, 106В и 106С, которые соединены друг с другом в области трубных соединений 107А и 107В. Каждый из сегментов 106А, 106В и 106С содержит конец 108 для размещения инициатора и конец 110 для размещения перегородки. Конец 108 для размещения инициатора может вмещать в себя инициатор, а конец 110 для размещения перегородки может вмещать в себя перегородку, которые более подробно описаны ниже. Каждый из сегментов 106А, 106В и 106С также может содержать область 112 зарядов, которая расположена по существу между концом 108 для размещения инициатора и концом 110 для размещения перегородки и в которой расположены кумулятивные заряды, осуществляющие при активации перфорирование ствола скважины. Наружный корпус 106 перфорационного инструмента имеет по существу цилиндрическую форму, которая характеризуется наличием круглого поперечного сечения в большинстве мест вдоль своей длины и центральной оси 103 цилиндрической формы. Таким образом, конец 108 для размещения инициатора каждого из сегментов 106А, 106В и 106С ограничивает цилиндрическое внутреннее пространство, в котором может размещаться цилиндрический объект. Аналогично, конец 110 для размещения перегородки каждого из сегментов 106А, 106В и 106С ограничивает цилиндрическое внутреннее пространство, и область 112 зарядов также ограничивает цилиндрическое внутреннее пространство.

[0034] На фиг. 1В представлен подробный вид участка перфорационного инструмента 100, показанного на фиг. 1А. На этом виде показан один из сегментов 106А, 106В, 106С наружного корпуса 106. Наружный корпус 106 характеризуется толщиной стенки, которая варьирует в соответствии с функцией конкретного места на наружном корпусе 106, при этом некоторые части являются более толстыми, а некоторые более тонкими. В частности, каждая область 112 зарядов обладает двумя перфорационными канавками 114, а именно первой перфорационной канавкой 114А и второй перфорационной канавкой 114В, которые представляют собой тонкие участки наружного корпуса 106, выполненные с возможностью пропускания взрывного импульса газа от одного или более кумулятивных зарядов, расположенных во внутреннем пространстве области 112 зарядов рядом с каждой перфорационной канавкой 114. Каждая перфорационная канавка 114 представляет собой полосу, сформированную по окружности наружного корпуса 106, при этом толщина ее стенки обычно меньше толщины стенки в другом места корпуса. Полоса проходит по окружности наружного корпуса 106 в азимутальном направлении по существу в плоскости, перпендикулярной центральной оси. Каждая перфорационная канавка 114 характеризуется наличием плоского центрального участка 116 и наклонной стенки 118, расположенной с каждой стороны центрального участка 116, которая соединяет центральный участок 116 с наружной стенкой 120 наружного корпуса 106. Первая перфорационная канавка 114А характеризуется наличием первого центрального участка 116А, первой наклонной стенки 118А и второй наклонной стенки 118В, расположенной напротив первой наклонной стенки 118А. Вторая перфорационная канавка 114 В характеризуется наличием второго центрального участка 116В, третьей наклонной стенки 118С и четвертой наклонной стенки 118D, расположенной напротив третьей наклонной стенки 118С. Наклонные стенки 118 могут быть плоскими или изогнутыми и могут образовывать с центральным участком угол, составляющий от 20 до 80 градусов. В рассматриваемом случае все наклонные стенки 118 образуют угол в 45 градусов с соответствующими центральными участками 116.

[0035] Центральные участки 116 перфорационных канавок 114 характеризуются одинаковой шириной в аксиальном направлении перфорационного инструмента 100. Ширина центральных участков 116 выбрана таким образом, чтобы предоставить окно для проникновения образующегося в результате взрыва газа через центральный участок, рассчитанное для создания при активации заряда взрывного импульса, который проходит от центрального участка в стенку ствола скважины на желаемое расстояние и с желаемым профилем рассеивания. Если внутренний диаметр наружного корпуса 106 в области центрального участка 116 равняется D, а ширина центрального участка 116 равняется W, то отношение D/W обычно составляет от приблизительно 1 до приблизительно 100, например, от приблизительно 2 до приблизительно 10, например, приблизительно 3.

[0036] В рассматриваемом случае имеется две перфорационные канавки 114, однако наружный корпус 106 может иметь любое желаемое количество перфорационных канавок 114 за счет модульности перфорационного инструмента 100, что будет более подробно объяснено ниже. Минимальное разнесение перфорационных канавок 114 обычно задается внутренними структурами перфорационного инструмента 100. В рассматриваемом случае разнесение перфорационных канавок 114 является приблизительно таким же, как и ширина центральных участков 116. В рассматриваемом случае каждый из сегментов 106А, 106В и 106С наружного корпуса 106 характеризуется наличием области 122 перегородки, проходящей от конца 110 для размещения перегородки сегмента до первой наклонной стенки 118А первой перфорационной канавки 114А; первого центрального участка 116А, проходящего от первой наклонной стенки 118А до второй наклонной стенки 118В первой перфорационной канавки 114А, расположенной напротив первой наклонной стенки 118А относительно первого центрального участка; промежуточной области 126, проходящей от второй наклонной стенки 118В первой перфорационной канавки 114А до третьей наклонной стенки 118С второй перфорационной канавки 114В; второго центрального участка 116В, проходящего от третьей наклонной стенки 118С до четвертой наклонной стенки 118D, расположенной напротив третьей наклонной стенки 118С относительно второго центрального участка 116В; и области 128 инициатора, проходящей от четвертой наклонной стенки 118D до конца 108 для размещения инициатора сегмента.

[0037] На фиг. 1С представлен вид в разрезе перфорационного инструмента 100, показанного на фиг. 1А. В рассматриваемом случае наружный корпус 106 перфорационного инструмента 100 характеризуется наличием трех сегментов 106А, 106В и 106С, как отмечено выше. Первый и третий сегменты 106А и 106С изображены на этой фигуре по существу пустыми, чтобы отчетливо показать внутреннюю структуру стенки наружного корпуса 106. Второй сегмент 106В по существу содержит внутренние структуры перфорационного инструмента 100.

[0038] Перфорационный инструмент 100 включает в себя модуль 130 инициатора, множество зарядных модулей 132, в частности два разрядных модуля 132 в рассматриваемом случае, число которых соответствует числу перфорационных канавок 114 в наружном корпусе 106, и элемент 134 в форме перегородки. Два элемента 134 в форме перегородки показаны в устройстве, представленном на фиг. 1С.арядные модули 132 расположены между элементом 134 в форме перегородки и модулем 130 инициатора. Модуль 130 инициатора представляет собой цилиндрический модуль, характеризующийся наружным радиусом, который по существу совпадает с внутренним радиусом наружного корпуса 106 в области 128 инициатора.

[0039] Стенка наружного корпуса 106 в области 128 инициатора характеризуется наличием первой секции 136, второй секции 138 и третьей секции 140. Первая секция 136 начинается в области конца 108 для размещения инициатора наружного корпуса 106 и проходит до второй секции 138. Вторая секция 138 расположена между первой секцией 136 и третьей секцией 140. В первой секции 136 происходит сужение внутреннего диаметра наружного корпуса 106, при этом его величина уменьшается от первого значения диаметра на конце первой секции 136 до второго значения диаметра в области второй секции 138. Первое значение диаметра меньше второго значения диаметра. Конический участок внутренней стенки наружного корпуса 106 предоставляет коническую поверхность 139 для вхождения в зацепление с модулем 130 инициатора.

[0040] Модуль 130 инициатора содержит печатную плату 142, расположенную в контейнере 144. Контейнер 144 содержит первый элемент 146 и второй элемент 148. Первый и второй элементы 146 и 148 могут быть разделены для извлечения печатной платы 142 из контейнера 144. Модуль 130 инициатора характеризуется по существу цилиндрической формой, имеющей первый конец 152 и второй конец 153. Первый элемент 146 характеризуется наличием контактного кольца 150 в области первого конца 152. Контактное кольцо 150 характеризуется наличием конической поверхности 154, которая соответствует конической стенке наружного корпуса 106 в первой секции 136 области 128 инициатора. Коническая поверхность 154 контактного кольца 150 имеет наружный радиус, который соответствует внутреннему радиусу стенки наружного корпуса 106 в первой секции 136, причем указанный наружный радиус линейно уменьшается к первому концу 152, в результате чего коническая поверхность 154 контактирует с конической стенкой наружного корпуса 106 в первой секции 136. Наружный радиус может по существу характеризоваться любым уменьшающимся профилем, который соответствует профилю внутреннего радиуса стенки наружного корпуса 106, например, криволинейным или наклонным. Следует отметить, что, вместо применения конических поверхностей для зацепления контактного кольца 150 со стенкой наружного корпуса 106, стенка наружного корпуса 106 может иметь полку, проходящую от правой цилиндрической стенки, а первый элемент может иметь контактное кольцо или контактный участок с прямой поверхностью для вхождения в зацепление со стенкой и концом для взаимодействия с полкой.

[0041] Первый элемент 146 контейнера 144 характеризуется наличием центрального отверстия 156, которое вмещает детонатор 158, который располагается в модуле 130 инициатора и при таком расположении выступает через центральное отверстие 156. Второй элемент 148 содержит центральную втулку 160, которая совмещена с центральным отверстием 156 и удерживает детонатор 158 на месте. Второй элемент 148 также включает в себя множество зажимов 162, которые удерживают печатную плату 142 в положении перпендикулярно центральной оси 103. Центральная втулка 160 может быть выполнена как одно целое с вторым элементом 148 или может представлять собой отдельный элемент, который входит в зацепление с остальной частью второго элемента 148, а также с детонатором 158 и первым элементом 146.

[0042] Первый элемент 146 характеризуется наличием центрального гнезда 155, которое ограничивает центральное отверстие 156 и проходит вдоль оси модуля 130 инициатора. Центральная втулка 160 входит в центральное гнездо 155 для сборки первого элемента 146 со вторым элементом 148. Центральная втулка 160 и центральное гнездо 155 могут быть электропроводящими, чтобы обеспечить электрическое соединение модуля 130 инициатора с зарядным модулем 132, как дополнительно описано ниже. Альтернативно, центральная втулка 160 и/или центральное гнездо 155 могут быть выполнены из диэлектрических материалов, например полимерных материалов, с электропроводящими элементами, такими как провода или штыри, которые расположены внутри этих материалов, например в канавках на поверхности центральной втулки 160 и центрального гнезда 155, или расположены внутри тела центральной втулки 160 и центрального гнезда 155.

[0043] Центральное гнездо 155 характеризуется наличием выступа 145, который слегка выступает за конец детонатора 158 и охватывает детонатор 158. Центральное гнездо 155 характеризуется наличием трех секций, а именно первой секции, которая входит в зацепление с центральной втулкой 160, второй секции, которая удерживает детонатор 158, и третьей секции, которая ограничивается выступом 145. Каждая секция характеризуется цилиндрическим профилем. Первая секция имеет внутренний диаметр, который превышает наружный диаметр детонатора 158, чтобы обеспечить размещение центральной втулки 160. Вторая секция имеет внутренний диаметр, который является по существу таким же, как наружный диаметр детонатора 158, чтобы обеспечить удержание детонатора 158. В рассматриваемом случае первая и вторая секции характеризуются одинаковым наружным диаметром, при этом наружный диаметр двух секций может отличаться. Третья секция, ограниченная выступом 145, имеет внутренний диаметр, который является по существу таким же, как наружный диаметр детонатора 158, и наружный диаметр, который меньше наружного диаметра первой и второй секций. Выступ 145 характеризуется наличием полого конца для создания соединения по текучей среде через конец выступа 145, чтобы обеспечить баллистическое соединение с зарядным модулем 132. Выступ 145 входит в электрическую муфту зарядного модуля 132, что дополнительно описано ниже, для обеспечения электрического соединения с зарядным модулем 132.

[0044] В рассматриваемом случае не показаны провода для соединения детонатора 158 с источником электричества. Детонатор 158 может получать электрическую энергию посредством взаимодействия с центральной втулкой 160, например, когда детонатор 158 имеет встроенные электрические контакты. Альтернативно, детонатор 158 может характеризоваться наличием проводов. В рассматриваемом случае провода проходят через центральное отверстие 161 второго элемента 148 для обеспечения электрического соединения с контактами печатной платы 142.

[0045] На фиг. 1D представлен вид в разрезе зарядных модулей 132 перфорационного инструмента 100. Каждый зарядный модуль 132 включает в себя раму 164, в которой расположены множество кумулятивных зарядов 166, причем каждый кумулятивный заряд расположен в гильзе 168, которая входит в зацепление с рамой 164. Каждая рама 164 характеризуется цилиндрической формой с центральной осью 165, совпадающей с центральной осью 103 перфорационного инструмента 100, когда рамы 164 установлены в перфорационном инструменте 100. Гильзы 168 расположены в отверстиях 170 рамы 164, причем отверстия 170 расположены вдоль плоскости 172, перпендикулярной центральной оси 103. Здесь плоскость 172 представлена пунктирной линией, при этом на виде, показанном на фиг. 1D, изображено ребро плоскости. В рассматриваемом случае каждая рама 164 имеет три таких отверстия 170, разнесенных на 120° в горизонтальной плоскости рамы 164. Гильзы 168 имеют чашевидную форму, чтобы соответствовать форме зарядов. Рамы 164 расположены во внутреннем пространстве наружного корпуса 106 таким образом, чтобы отверстия 170, гильзы 168 и заряды располагались рядом с перфорационной канавкой 114 наружного корпуса 106. В зависимости от размера применяемых зарядов рамы 164 могут быть выполнены таким образом, чтобы удерживать любое целесообразное количество зарядов в отверстиях, равномерно разнесенных в горизонтальной плоскости рамы. Следовательно, два, три, четыре, пять или более зарядов могут быть расположены в раме, которая подобна рассматриваемым рамам 164, путем изменения конфигурации отверстий рамы.

[0046] Рамы 164 изготовлены из полимерного материала, такого как полипропилен, полиуретан или другой прочный полимерный материал. Рамы 164 могут изготавливаться посредством технологий литья, формовычитания (например, лазерного скрайбирования) или трехмерной печати. Как показано на фиг. 1B-1D, рамы 164 выполнены с возможностью штабелирования, так что любое количество рам 164 может быть расположено внутри перфорационного инструмента. Обычно количество рам 164, расположенных в перфорационном инструменте, будет соответствовать количеству перфорационных канавок 114 в наружном корпусе 106, но большее или меньшее количество рам 164 может, в принципе, размещаться в наружном корпусе 106. Кроме того, рамы 164 выполнены с возможностью поворота внутри наружного корпуса 106 для ориентации направления взрыва любым желаемым образом. Перфорационные канавки 114, которые проходят полностью вокруг корпуса 106, по существу позволяют ориентировать кумулятивный заряд в любом азимутальном направлении. Перфорационные канавки 114 одинаково подвержены пробитию кумулятивными зарядами, расположенными внутри рам 164 рядом с перфорационными канавками 114, при любом значении азимута. Возможность поворота рам 164 позволяет наводить кумулятивные заряды, удерживаемые рамами 164, в любом направлении внутри перфорационного инструмента без какого-либо ограничения. Таким образом, корпус 106 перфорационного инструмента 100 не нужно располагать или ориентировать в соответствии с некоторым углом поворота, чтобы позволить реактивным струям кумулятивных зарядов распространяться в желаемом направлении.

[0047] Каждая из рам 164 характеризуется наличием центрального прохода 174, который ориентирован в аксиальном направлении в центре рамы 164. Электрический проводник 176 расположен проходящим через центральный проход 174 каждой рамы 164. В рассматриваемом случае каждая рама 164 характеризуется наличием электрического проводника 176, расположенного в ее центральном проходе 174. Каждый электрический проводник 176 контактирует с внутренней стенкой 178 прохода 174, но в некоторых случаях между электрическим проводником 176 и внутренней стенкой 178 может быть предусмотрено свободное пространство. Такое пространство может представлять собой непрерывное кольцевое пространство или может быть, при необходимости, прерывистым.

[0048] Каждый электрический проводник 176 характеризуется наличием первого конца 180 и второго конца 182, который расположен напротив первого конца 180. Первый конец 180 характеризуется наличием соединительной муфты 184. Соединительная муфта 184 имеет первый диаметр, а остальная часть электрического проводника 176 имеет второй диаметр. В рассматриваемом случае первый диаметр больше второго диаметра. В соединительную муфту может входить соединительный участок другого модуля, такого как модуль 130 инициатора или другая рама 164. Второй конец 182 каждого электрического проводника 176 выступает за пределы рамы 164, обеспечивая соединение, которое может служить для присоединения рамы 164 к другой раме 164, модулю 130 инициатора или элементу 134 в форме перегородки. Когда зарядные модули 132 и модуль 130 инициатора установлены в перфорационный инструмент 100, в соединительную муфту 184 рамы 164 входит участок детонатора 158, который проходит через первый элемент 146 модуля 130 инициатора. В этом варианте осуществления центральный проход 174 характеризуется наличием первой секции 186 с первым диаметром и второй секции 188 со вторым диаметром. В рассматриваемом случае первый диаметр больше второго диаметра. При этом второй диаметр второй секции 188 центрального прохода 174 является по существу таким же, как наружный диаметр электрического проводника 176, а первый диаметр центрального прохода 174 является по существу таким же, как наружный диаметр соединительной муфты 184. Следовательно, наружная поверхность соединительной муфты 184 контактирует с первой секцией 186 центрального прохода 174, а остальная часть электрического проводника 176 контактирует со второй секцией 188 центрального прохода 174, так что между электрическим проводником 176 и центральным проходом 174 по существу отсутствует свободное место. В рассматриваемом случае соединительная муфта 184 имеет коническую наружную поверхность в том месте, где соединительная муфта 184 соединяется с остальной частью электрического проводника 176. Коническая наружная поверхность соединительной муфты контактирует с подобным коническим участком внутренней стенки 178 центрального прохода 174, который соединяет первую секцию 186 и вторую секцию 188 центрального прохода 174. Как отмечено выше, при необходимости, эта конструкция позволяет обеспечить наличие свободного пространства между электрическим проводником 176 и второй секцией 188 центрального прохода 174.

[0049] В случае каждой рамы 164 капсюль 190 расположен внутри электрического проводника 176 рядом с отверстиями 170 рамы и рядом с кумулятивными зарядами 166. Капсюль 190 изготовлен из легковоспламеняющегося материала, который служит в качестве источника воспламенения кумулятивных зарядов. В отличие от стандартных инициирующих зарядов, применяемых в скважинных инструментах, капсюль 190 не имеет прямого физического соединения с источником энергии, например детонирующего шнура. Капсюль 190 представляет собой просто формованный объем легковоспламеняющегося материала, который может быть заключен в оболочку и который расположен внутри электрического проводника 176. Следовательно, капсюль 190 является беспроводным. Капсюль 190 вкладывают в электрический проводник 176 до установки рамы 164 в контейнер 144. В этом варианте осуществления электрический проводник 176 характеризуется наличием ориентирующего выступа 192 на одном конце электрического проводника 176, чтобы способствовать надлежащему размещению капсюля 190 относительно кумулятивных зарядов. В рассматриваемом случае ориентирующий выступ 192 расположен на втором конце 182 электрического проводника 176, при этом ориентирующий выступ 192 может быть расположен рядом с первым концом 180 электрического проводника 176.

[0050] Чтобы зафиксировать капсюль 190 внутри электрического проводника 176, в желаемом месте внутри электрического проводника 176 расположен ограничитель 194. Ограничитель 194 может представлять собой съемный элемент, такой как пружинное стопорное кольцо, или выдвижной элемент, который может проходить по всей окружности электрического проводника 176 или по части его окружности. В любом случае ограничитель 194 может быть извлечен или переставлен для обеспечения размещение капсюля 190 между ограничителем 194 и ориентирующим выступом 192. На фиг. 1D капсюль 190 меньше пространства между ориентирующим выступом 192 и ограничителем 194.

[0051] В других вариантах осуществления капсюль 190 может иметь такой размер, чтобы проходить по существу от первого конца 180 до второго конца 182 электрического проводника 176. В таких случаях капсюль 190 может быть зафиксирован между ориентирующим выступом 192 первого электрического проводника 176 и ориентирующим выступом 192 второго электрического проводника 196. Таким образом, исходя из фиг. 1D, капсюль 190 может проходить от ориентирующего выступа 192 на втором конце 182 первого электрического проводника 176 к первому концу 180 первого электрического проводника 176 и может быть зафиксирован между ориентирующим выступом 192 первого электрического проводника 176 и вторым концом 182 второго электрического проводника 176, который расположен напротив первого конца 182 первого электрического проводника 176. Наличие отдельного ограничителя 194, как показано на фиг. 1D, позволяет применять капсюли 190 меньшего размера.

[0052] Отверстие в электрическом проводнике 176, расположенное рядом с аналогичным отверстием во внутренней стенке 178 центрального прохода 174, обеспечивает соединение по текучей среде внутреннего пространства электрического проводника 176 через раму 164 с кумулятивными зарядами 166. Каждый электрический проводник 176 обеспечивает проходящее по всей его длине соединение по текучей среде детонатора 158 с капсюлям 190. Следовательно, электрический проводник 176 обеспечивает электрическое и баллистическое соединение модуля 130 инициатора с кумулятивными зарядами 166. Когда печатная плата 142 выдает электрический импульс, указанный электрический импульс передается детонатору 158 и первому электрическому проводнику 176 первой рамы 164, которые расположены рядом с модулем 130 инициатора. Электрический импульс передается первым электрическим проводником 176 через первую раму 164 к капсюлю 190 первого электрического проводника 176. Детонатор 158 воспламеняется под воздействием электрического разряда, подаваемого печатной платой, и свободно распространяющийся взрыв от детонатора 158 перемещается по первому электрическому проводнику 176 к первому капсюлю 190, вызывая его воспламенение. Взрыв первого капсюля 190 вызывает срабатывание кумулятивных зарядов 166, расположенных рядом с первым капсюлем 190. Взрыв первого капсюля 190 также распространяется по первому электрическому проводнику 176 к его второму концу совместно с электрическим импульсом от запальной цепи печатной платы 142. Второй конец первого электрического проводника сопряжен с соединительной муфтой 184 второго электрического проводника 176 второй рамы 164, обеспечивая тем самым сообщение по текучей среде и электрическое соединение между первым электрическим проводником 176 и вторым электрическим проводником 176. Свободно распространяющийся взрыв и электрический импульс проходят от первого электрического проводника 176 во второй электрический проводник 176 ко второму капсюлю 190, вызывая срабатывание и воспламенение кумулятивных зарядов, расположенных рядом со вторым капсюлем 190. Взрыв кумулятивных зарядов 166 настроен таким образом, чтобы проникать через перфорационные канавки 114 наружного корпуса 106 с достаточной энергией для продолжения распространения в ствол скважины и через стенку ствола в пласт. Таким образом, любое количество кумулятивных зарядов 166 может быть активировано с применением структуры перфорационного инструмента 100, показанного на фиг. 1A-1D.

[0053] Вышеописанные структуры позволяют активировать перфорационные заряды в перфорационном инструменте без применения поводов для передачи энергии. Детонатор активируют в модуле инициатора посредством воздействия электрического тока, после чего прямая передача баллистической энергии от детонатора активирует первый капсюль, который, в рассматриваемом случае, представляет собой инициирующий заряд. Передача баллистической энергии, возникающей в результате активации первого инициирующего заряда, активирует первый перфорационный заряд, который расположен рядом с первым инициирующим зарядом. Передача баллистической энергии, возникающей в результате активации первого инициирующего заряда, также активирует второй инициирующий заряд, расположенный рядом с первым инициирующим зарядом. Передача баллистической энергии, возникающей в результат активации второго инициирующего заряда, в свою очередь, активирует второй перфорационный заряд, расположенный рядом со вторым инициирующим зарядом. Таким образом, скважинный перфоратор, состоящий из нескольких перфорационных зарядов, может быть полностью активирован по существу без применения поводов. Единственное проводное соединение в этой структуре проходит от запальной цепи печатной платы к детонатору в модуле инициатора. В случае применения беспроводного модуля инициатора совместно с вышеуказанными структурами, перфорационный инструмент будет полностью беспроводным.

[0054] Печатная плата 142 также электрически соединена с электрическим проводником 176, который обеспечивает подачу электрической энергии через рамы 164. Модуль 130 инициатора включает в себя соединитель 141 с центральным проходом для расположения в нем детонатора 158. Соединитель 141 выступает из модуля 130 инициатора подобно детонатору 158 и электрически соединятся с соединительной муфтой 184 электрического проводника 176. Втулка 160 вставляется в соединитель 141, и детонатор 158, удерживаемый во втулке 160, проходит через соединитель 141 и выступает в электрический проводник 176 при соединении модуля 130 инициатора с зарядным модулем 132.

[0055] Элемент 134 в форме перегородки представляет собой конструктивно прочный объект с высокой плотностью, который изготовлен, например, из стали. В рассматриваемом случае элемент 134 в форме перегородки характеризуется наличием цилиндрического тела 147, но, как правило, он имеет такую форму, чтобы соответствовать профилю поперечного сечения наружного корпуса 106. Элемент 134 в форме перегородки расположен в области 122 перегородки наружного корпуса 106. Как показано на фиг. 1С, элемент 134 в форме перегородки вставляют в область 122 перегородки второго сегмента 106В наружного корпуса 106 таким образом, чтобы первый конец 167 элемента 134 в форме перегородки сопрягался с выступом второго конца 182 электрического проводника 176 посредством проводника 177 перегородки, вставленного через центральный проход 175 элемента 134 в форме перегородки, который проходит от первого конца 167 до второго конца 163 цилиндрического тела 147 элемента 134 в форме перегородки. Как отмечено выше, цилиндрическое тело 147 элемента 134 в форме перегородки изготовлено из конструктивно прочного материала, который может быть электропроводящим или диэлектрическим материалом. Проводник 177 перегородки характеризуется наличием первого конца 173 и второго конца 171, который расположен напротив первого конца 173. Первый конец 173 характеризуется наличием соединительной муфты 169, которая выступает в области первого конца 167 элемента 134 в форме перегородки и в которую входит электрический проводник другого модуля, например второй конец 182 электрического проводника 176 рамы 164 или соединитель 141 модуля 130 инициатора, который выступает из модуля 130 инициатора. Второй конец 171 проводника 177 представляет собой штыревидную структуру с закругленным концом, проходящим в гнездо 179 на втором конце 163 элемента 134 в форме перегородки. Гнездо 179 выполнено с возможностью соединения только со вторым элементом 148 модуля 130 инициатора, чтобы печатная плата 142, установленная во втором элементе 148, была по существу защищена от воздействия, возникающего в результате детонации кумулятивных зарядов в зарядном модуле 132. На фиг. 1С два элемента 134 в форме перегородки установлены с двух концов узла, чтобы изолировать взрывы, происходящие в зарядных модулях 132.

[0056] Элемент 134 в форме перегородки вставляется в корпус 106 и упирается в уступ 159 наружного корпуса 106, который отмечает границу между областью 122 перегородки наружного корпуса 106 и областью 112 зарядов. В рассматриваемом случае элемент 134 в форме перегородки представляет собой цилиндрический объект, но, как правило, он имеет форму, соответствующую профилю корпуса 106. Элемент 134 в форме перегородки характеризуется наличием фиксирующей полки 157, которая входит в зацепление с краем 143 первого сегмента 106А наружного корпуса 106, который модульно входит в зацепление со вторым сегментом 106В, как описано выше. Край 143 наружного корпуса 106 обеспечивает надежную фиксацию элемента 134 в форме перегородки между краем 143 одного сегмента корпуса и уступом 159 другого сегмента корпуса, надежно удерживая элемент 134 в форме перегородки в области 122 перегородки сегмента корпуса.

[0057] Первое уплотнение расположено в канавке 153 под первое уплотнение элемента 134 в форме перегородки, которая расположена возле его первого конца 167, и между элементом 134 в форме перегородки и вторым сегментом 106В корпуса. Второе уплотнение расположено в канавке 151 под второе уплотнение и между первым сегментом 106А корпуса возле края 143 и элементом 134 в форме перегородки. Канавка 153 под первое уплотнение расположена в боковой стенке элемента 134 в форме перегородки, которая проходит от фиксирующей полки 157 к первому концу 167 элемента 134 в форме перегородки и характеризуется первым диаметром. Канавка 151 под второе уплотнение расположена в боковой стенке элемента 134 в форме перегородки, которая проходит от фиксирующей полки 157 ко второму концу 163 элемента 134 в форме перегородки и характеризуется вторым диаметром. Следовательно, фиксирующая полка 157 располагается между канавкой 153 под первое уплотнение и канавкой 151 под второе уплотнение, и канавки 153 и 151 под первое и второе уплотнения обеспечивают уплотнение между элементом 134 в форме перегородки и соответствующими первым и вторым сегментами 106А и 106В корпуса. Первый диаметр боковой стенки элемента 134 в форме перегородки между первым концом 167 и фиксирующей полкой 157 больше второго диаметра боковой стенки между фиксирующей полкой 157 и вторым концом 163, так что фиксирующая полка 157 может обеспечить надежную фиксацию местоположения элемента 134 в форме перегородки в наружном корпусе 106.

[0058] Элемент 134 в форме перегородки характеризуется наличием выемки 149, выполненной в его первом конце 167. Центральный проход 175 элемента 134 в форме перегородки образован в центральной области выемки 149. Выемка 149 облегчает вставку проводника 177 в центральный проход, а также его извлечение из указанного прохода. Второй конец 163 элемента 134 в форме перегородки выполнен, в целом, для примыкания к модулю 130 инициатора, а первый конец 167 элемента 134 в форме перегородки выполнен для сопряжения с зарядным модулем 132. В рассматриваемом случае первый конец 167 элемента 134 в форме перегородки не примыкает к зарядному модулю 132, так как проводники двух компонентов выступают и входят в зацепление без примыкания модулей. Путем уменьшения расстояния, на которое выступают проводники двух модулей, зарядный модуль 132 может быть расположен достаточно близко к элементу 134 в форме перегородки, чтобы примыкать к первому концу 167 элемента 134 в форме перегородки. Следует отметить, что элемент 134 в форме перегородки является радиально симметричным, так что угловая ориентация элемента 134 в форме перегородки в наружном корпусе 106 не влияет на его функционирование.

[0059] На фиг. 2А представлен вид в разрезе перфорационного инструмента 200 в транспортной конфигурации в соответствии с другим вариантом осуществления. Перфорационный инструмент 200 группирует модуль 202 инициатора и зарядный модуль 204 в качестве единого пакета для транспортировки. Модуль 202 инициатора аналогичен модулю 130 инициатора, показанному на фиг. 1C-1D, с двухкомпонентным контейнером 206, вмещающим печатную плату 208 и детонатор 210. Детонатор 210 расположен на первом конце 212 модуля 202 инициатора, при этом модуль 202 инициатора соединен с элементом 214 в форме перегородки в области второго конца 216 модуля 202 инициатора. Элемент 214 в форме перегородки расположен между модулем 202 инициатора и зарядным модулем 204 внутри перфорационного инструмента 200, при этом детонатор 210 отстоит от зарядного модуля 204, в результате чего перфорационный инструмент 200 может транспортироваться с детонатором и зарядами в качестве единого пакета без возможности непреднамеренного возгорания. Электрический соединитель 217 выступает из второго конца 216 модуля 202 инициатора и входит в зацепление с гнездом 219 элемента 214 в форме перегородки, при этом проводник 221 перегородки расположен в гнезде 219 и проходит через элемент 214 в форме перегородки. В рассматриваемом случае электрический соединитель 217 является цилиндрическим, но в других вариантах осуществления электрический соединитель 217 может представлять собой штыри или скобы, которые входят в зацепление с одним или более гнездами 219 аналогичной формы. Электрический соединитель 217 обеспечивает электрическую непрерывность между элементом 214 в форме перегородки и модулем 202 инициатора. Элемент 214 в форме перегородки может быть электропроводящим. В таких случаях изолирующий элемент 223 проходит через элемент 214 в форме перегородки между цилиндрическим телом 147 и проводником 221 перегородки, предотвращая тем самым возникновение короткого замыкания через элемент 214 в форме перегородки. Изолирующий элемент 223 расположен в центральном проходе 175 цилиндрического тела 147 (фиг. 1С) и, в рассматриваемом случае, непрерывно облицовывает центральный проход 175. Следовательно, в рассматриваемом случае изолирующий элемент 223 представляет собой гильзу. В других случаях изолирующий элемент 223 может быть распоркой вместо гильзы или в дополнении к ней. В этих случаях изолирующий элемент 223 может не быть непрерывным или может иметь проходы или отверстия, которые образуют свободное пространство между цилиндрическим телом 147 и проводником 221 перегородки. Если элемент 214 в форме перегородки не является электропроводящим, изолирующий элемент 223 может отсутствовать.

[0060] Электрический соединитель 217 может быть выполнен отдельно от модуля 202 инициатора. В одном случае электрический соединитель 217 может быть полосой электрического контакта, которая располагается внутри фасонного гнезда 219. На фиг. 2В представлен подробный вид участка перфорационного инструмента в соответствии с одним вариантом осуществления. На фиг. 2В показан вариант осуществления, в котором полоса 217А электрического контакта расположена в фасонном гнезде 219 для обеспечения электрического соединения печатной платы 208 с проводником 221 перегородки. Полоса 217А электрического контакта представляет собой по существу цилиндрический электропроводящий элемент, который располагается в фасонном гнезде 219 и позволяет вращать на 360 градусов элементы, находящиеся в электрическом соединении с ним, с сохранением электрического соединения. Полоса 217А электрического контакта имеет открытую середину, так что проводник 221 перегородки может быть вставлен в середину полосы 217А электрического контакта. В рассматриваемом случае полоса 217А электрического контакта, в частности, обеспечивает электрическое соединение с проводником 221 перегородки при повороте проводника 221 перегородки на любой угол.

[0061] На фиг. 2А печатная плата 208 показана электрически соединенной с соединителем 217 посредством провода 240, который необязательно заканчивается в контактной площадке 242, которая соединяется с соединителем 217. На фиг. 2В показан необязательный пружинный контакт 209, который проходит от печатной платы 208, чтобы обеспечить надежное электрическое соединение печатной платы 208 с соединителем 217, показанным на фиг. 2А, или полосой 217А электрического контакта, показанной на фиг. 2В. На фиг. 2В электрическое соединение печатной платы 208 с полосой 217А электрического контакта выполнено в области кольцеобразного конца полосы 217А электрического контакта, обращенного к печатной плате 208, посредством предоставления цилиндрического пружинного контакта 209 с коническим концом и диаметром, который превышает внутренний диаметр кольцеобразного конца полосы 217А электрического контакта. После развертывания модуля 202 инициатора с зарядным модулем 204 конический конец пружинного контакта 209 входит в кольцеобразный конец полосы 217А электрического контакта, а также происходит нажатие пружинного контакта 209, находящегося под действием пружины, для предоставления усилия зацепления между пружинным контактом 209 и кольцеобразным концом полосы 217А электрического контакта, создавая тем самым устойчивое электрическое соединение между печатной платой 208 и проводником 221 перегородки. Хотя пружинный контакт 209, показанный на фиг. 2В, изображен находящимся в зацеплении с полосой 217А электрического контакта в центре кольцеобразного конца полосы 217А электрического контакта, электрический контакт мог быть осуществлен посредством пружинного контакта, такого как пружинный контакт 209, в любом подходящем месте между печатной платой 208 и проводником 221 перегородки посредством проводов и контактных площадок или выемок в любой подходящей конфигурации. Коаксиальный разъем также может применяться вместо пружинного контакта 209.

[0062] В рассматриваемом случае полоса 217А электрического контакта показана в качестве цилиндрического элемента. В некоторых вариантах осуществления полоса 217А электрического контакта может иметь сплошные цилиндрические стенки или может иметь стенки с вертикальными прорезями. В других вариантах осуществления полоса 217А электрического контакта может характеризоваться по существу цилиндрической формой с первым диаметром на концах полосы электрического контакта и вторым диаметром рядом с серединой полосы электрического контакта, причем второй диаметр меньше первого диаметра, например цилиндрической формой с небольшим сужением посередине. Применение такой формы наряду с вертикальными прорезями может обеспечить гибкое и надежное соединение с полосой 217А электрического контакта.

[0063] В перфорационном инструменте 200 имеются два зарядных модуля 204, но, как описано в другом месте настоящего документа, может применяться большее или меньшее количество зарядных модулей 204. Зарядные модули 204, элемент 214 в форме перегородки и модуль 202 инициатора сконфигурированы с наружным корпусом 213, который имеет область 218 перегородки, область 220 зарядов и область 222 инициатора подобно наружному корпусу 106 и его сегментам 106А, 106В и 106С, описанным со ссылками на фиг. 1A-1D. Для того чтобы подготовить к работе перфорационный инструмент 200, модуль инициатора вводят во внутренне пространство наружного корпуса 213 в области 222 инициатора, соединяя детонатор 210 модуля инициатора с зарядным модулем 204. Модуль 202 инициатора может быть отсоединен от элемента 214 в форме перегородки и введен в область 222 инициатора. Альтернативно, модуль инициатора другого блока, подобного перфорационному инструменту 200, может быть присоединен к области 222 инициатора, чтобы объединить две области зарядов друг с другом с образованием увеличенного перфорационного инструмента. Модульность и безопасная транспортная конфигурация перфорационного инструмента 200 позволяют транспортировать множество таких инструментов в требуемое место на месторождении и легко собрать их в рабочую конфигурацию.

[0064] На фиг. 2С представлен вид в разрезе инициирующего модуля 250 в соответствии с другим вариантом осуществления. Модуль 250 инициатора адаптирован для применения с печатной платой различной конфигурации. Модуль 250 инициатора характеризуется наличием первого элемента 252, который вмещает центральную втулку 260, которая удерживает детонатор (не показан), аналогичную центральной втулке 160, показанной на фиг. 1С. В рассматриваемом случае центральная втулка 260 представляет собой отдельный элемент, который прикреплен к первому элементу 252 посредством крепежного элемента 262, который, в рассматриваемом случае, является винтом.

[0065] Модуль 250 инициатора также характеризуется наличием второго элемента 254, который содержит печатную плату 256, прикрепленную ко второму элементу 254 посредством зажимов 258 печатной платы. Наружные зажимы 270 второго элемента 254 входят в зацепление с выемками 272 первого элемента 252 для разъемного соединения первого и второго элементов 252 и 254 друг с другом.

[0066] В рассматриваемом случае модуль 250 инициатора выполнен с возможностью размещения в нем проводов для соединения детонатора с контактами, расположенными на периферии печатной платы 256. В представленном варианте первый элемент 252 характеризуется наличием центрального отверстия 274, чтобы провода от детонатор могли проходить через центральное отверстие 274 в проход 276 первого элемента 252. Центральное отверстие 274 имеет расширяющуюся входную кромку 275 для упрощения прокладки проводов детонатора через центральное отверстие 274. Проход 276 включает в себя криволинейную направляющую 278, которая проходит от центрального отверстия 274 к второму элементу 254 и радиально наружу от центрального отверстия 274 вдоль криволинейного пути к периферии первого элемента 252. Проход 276 с направляющей 278 направляет провода детонатора к периферии первого элемента 252 для упрощения подключения проводов к контактам на периферии печатной платы 256.

[0067] На фиг. 3А представлен вид в изометрии рамы 300 в соответствии с другим вариантом осуществления. Рама 300 может применяться в качестве одной из рам 164 в зарядном модуле 132 перфорационного инструмента 100, который показан на фиг. 1A-1D. Рама 300 характеризуется по существу цилиндрической формой с центральной осью 302. В рассматриваемом случае рама 300 представляет собой единый блок с первым концом 304 и вторым концом 306, который расположен напротив первого конца 304. Центральная ось 302 проходит от первого конца 304 ко второму концу 306. Каждый из первого конца 304 и второго конца 306 характеризуется по существу круглой формой подобно концам цилиндрической формы рамы 300.

[0068] Сторона 308 рамы 300 соединяет первый конец 304 со вторым концом 306. В стороне 308 выполнено множество выемок 310. Выемки 310 являются по существу круглыми, проходят вовнутрь стороны 308 к центральной оси 302 и имеют диаметр, значение которого по существу уменьшается в направлении к центральной оси 302. Каждая выемка 310 по существу задает наружную стенку 312 выемки 310, которая представляет собой поверхность, проходящую от стороны 308 к центральной оси 302. Наружная стенка 312 сохраняет по существу круглое поперечное сечение, уменьшаясь в размерах по мере приближения к центральной оси 302. Эта наружная стенка 312 обычно будет иметь форму, которая облегчает размещение зарядов в выемках 310, которые имеют формы, спроектированные для выпуска струи свободно распространяющегося взрыва радиально наружу от центральной оси 302. Выемки 310 обычно имеют компланарное расположение, где плоскость, заданная средними точками трех выемок 310, является перпендикулярной центральной оси 302 рамы 300.

[0069] В месте приближения наружной стенки 312 выемки 310 к первому концу 304 и второму концу 306 рамы 300 предусмотрен вырез 314 в стороне 308 рамы 300 от наружной стенки 312 выемки 310 к соответствующим первому концу 304 или второму концу 306. Вырез 314 обеспечивает основу для установки ограничителя 316, который предназначен для фиксации кумулятивного заряда в выемке 310. Ограничитель 316 проходит от боковой стенки 318 выреза 314 в направлении по существу поперек выреза 314 к противоположной боковой стенке выреза 314, которая обращена к боковой стенке 318. В рассматриваемом случае вырез 314 характеризуется прямоугольным профилем, который проходит радиально вовнутрь от стороны 308 рамы 300 в направлении к центральной оси 302. Таким образом, каждый вырез 314 характеризуется наличием двух боковых стенок 318, которые являются по существу параллельными друг другу, и дна 320, которое соединяет две боковые стенки 318 и расположено перпендикулярно обеим боковым стенкам 318. В этом варианте дно 320 каждого выреза 314 является плоским, но в других вариантах осуществления оно может быть изогнутым. Как отмечено выше, каждый конец рамы 300, а именно первый конец 304 и второй конец 306, имеет вырез 314, причем вырезы 314 на двух концах 304 и 306 совмещены в направлении, параллельном центральной оси 302. Две боковые стенки 318 каждого выреза 314 являются по существу параллельными друг другу и по существу параллельными плоскости, которая расположена посередине между ними и проходит через центральную ось 302. Следовательно, в этом варианте осуществления две боковые стенки 318 не проходят в радиальном направлении. Альтернативно, две боковые стенки 318 могут проходить в радиальных направлениях, причем в этом случае две боковые стенки 318 не будут параллельными. Боковые стенки 318 являются по существу плоскими, при этом они могут иметь любую подходящую форму, такую как криволинейная, наклонная, конусная и т.п.

[0070] Для каждой выемки 310 предусмотрено два ограничителя 316, по одному в каждом противоположном вырезе 314 выемки 310. Ограничители 316 выемки 310 проходят от противоположных боковых стенок 318, из чего следует, что один из ограничителей 316 выемки 310 проходит от боковой стенки 318 на первой стороне плоскости, делящей пополам вырез 314, и другой ограничитель 316 проходит от боковой стенки 318 на второй стороне плоскости, делящей пополам вырез 314. Ограничители проходят от соответствующих боковых стенок 318 вдоль края выемки 310. Каждый ограничитель 316 проходит по существу параллельно дну 320 выреза 314. В рассматриваемом случае ограничители 316 выполнены изогнутыми и следуют за круговым периметром выемки 310 в противоположных направлениях. Ограничители 316 сконструированы для зацепления с канавкой в ободе гильзы заряда. Ограничители 316 изгибаются наружу, когда гильза заряда вкладывается в выемку 310, и защелкиваются в канавку гильзы заряда для надежного удержания заряда на месте. Следует отметить, что ограничители 316 выемки 310 расположены на одинаковой высоте относительно дна 320 соответствующих вырезов 314, но могут располагаться на различных высотах, например, если в гильзе заряда предусмотрены две канавки для взаимодействия с двумя ограничителя 316.

[0071] Рама 300 характеризуется наличием выступа 322, который проходит от первого конца 304 рамы 300. В данном случае выступ 322 является цилиндрическим, при этом он может иметь любую подходящую форму. Например, выступ 322 может иметь форму любого правильного многоугольника, например квадрата, треугольника, пятиугольника и подобного. Круглое отверстие 325 на конце выступа 322 ведет к проходу через раму 300 вдоль центральной оси 302. Проход может быть таким же, как проход 174, описанный выше в связи с перфорационным инструментом 200. Проход не виден на фиг. ЗА, при этом он проходит через раму 300 к ее второй стороне 306, чтобы создать канал для электрического проводника 176, описание которого приведено выше.

[0072] Рядом с центром дна 320 каждого выреза 314 рамы 300 расположен первый установочный элемент 324, выступающий из первой стороны 304 и проходящий по существу перпендикулярно указанной стороне. Поскольку в раме 300 имеются три выреза 314, предусмотрены три первых установочных элемента 324. В целом, может предусматриваться один или несколько первых установочных элементов 324. Установочные элементы 324 могут иметь любую схему расположения на первом конце 304. Например, установочные элементы 324 могут быть расположены между вырезами 314 рядом с краем первого конца 304 или возле выступа 322. Альтернативно, могут применяться два установочных элемента 324, которые расположены на противоположных сторонах выступов 322. Может применяться любая подходящая схема расположения установочных элементов 324. В данном случае установочные элементы 324 представляют собой столбики, которые проходят перпендикулярно первому концу 304 и равномерно распределены вокруг выступа 322. Эти столбики характеризуются крестообразной формой поперечного сечения. Могут применяться установочные элементы 324 любого типа. Например, выпуклости, ориентирующие выступы и другие типы выступающих элементов могут применяться и могут комбинироваться с выемками и/или вырезами и/или столбиками с различными формами поперечного сечения, например, квадратной, шестиугольной или неправильной формой. Установочные элементы 324 сопрягаются с установочными элементами на втором конце 306 рамы 300 для поддержания выравнивания двух рам 300 относительно друг друга. Кроме того, при желании могут применяться установочные элементы 324 для ограничения поворота одной или более рам 300 внутри перфорационного инструмента, такого как перфорационный инструмент 100.

[0073] Если цилиндрические соединительные элементы применяются для соединения первой рамы со второй рамой, как описано в настоящем документе, первая и вторая рамы могут функционировать при любом угловом выравнивании. Аксиальные элементы рам поддерживают электрическое соединение и соединение по текучей среде между первой рамой и второй рамой, так что рамы могут непрерывно поворачиваться относительно друг друга с сохранением работоспособности. Когда взрыв кумулятивного заряда создает вращающий момент, может происходить относительный поворот рам после взрыва, потенциально изменяя направление последующих взрывов. Если взрывы должны иметь определенные направления, поворот рамы после взрыва может изменить направление последующих взрывов на нежелательные азимутальные направления. Описанные в настоящем документе установочные элементы могут применяться для ограничения нежелательного поворота рам относительно друг друга

[0074] На фиг. 3В представлен вид в разрезе ограничителя 316, показанного на фиг. 3А. Поперечное сечение ограничителя 316 имеет по существу неправильную форму, при этом первый конец 340 имеет прямоугольную форму, а второй конец 342, который расположен напротив первого конца 340, имеет неправильную форму. Ограничитель 316 характеризуется наличием первой поверхности 344 и второй поверхности 346, которая расположена перпендикулярно первой поверхности 344. Первая поверхность 344 имеет первую ширину, а вторая поверхность 346 имеет вторую ширину, которая меньше первой ширины. Ограничитель 316 характеризуется наличием третьей поверхности 348, которая также расположена перпендикулярно второй поверхности 346 и, следовательно, параллельно первой поверхности 344, при этом вторая поверхность 346 соединяет первую поверхность 344 и третью поверхность 348. Третья поверхность 348 имеет третью ширину, которая меньше первой ширины. Ограничитель 316 характеризуется наличием четвертой поверхности 350, которая расположена перпендикулярно первой поверхность 344 и, следовательно, параллельно второй поверхности 346. Четвертая поверхность имеет четвертую ширину, которая меньше второй ширины. Ограничитель 316 характеризуется наличием пятой поверхности 352, которая соединяет третью поверхность 348 с четвертой поверхностью 350. Пятая поверхность 352 характеризуется наличием прямого участка 354, соединенного с третьей поверхностью 348, и криволинейного участка 356, соединенного с четвертой поверхностью 350. Прямой участок 354 образует угол с третьей поверхностью 348, который зависит от длины третьей поверхности 348 и может составлять от приблизительно 120° до приблизительно 170°, например приблизительно 150°. Криволинейный участок 356 может быть круглым или иметь иную форму скругления, заданную конкретным или неконкретным образом. В рассматриваемом случае криволинейный участок 356 имеет радиус кривизны, который приблизительно равен четвертой длине. Радиус кривизны криволинейного участка 356 зависит от размеров других поверхностей. Профиль поперечного сечения ограничителя 316 выбирают для сопряжения с канавкой в гильзе заряда, которая содержит кумулятивный заряд, и такой формы, которая успешно фиксирует ограничитель 316 в канавке.

[0075] Снова обратимся к фиг. 3А, согласно которой каждый ограничитель 316 проходит от основания 317, прикрепленного к боковой стенке 318 выреза 314. Основание 317 характеризуется наличием криволинейных поверхностей, которые соединяют различные поверхности ограничителя 316 с боковой стенкой 318. Каждая криволинейная поверхность основания 317 проходит от боковой стенки к одной из поверхностей вышеописанного ограничителя 316. Таким образом, основание 317 имеет размер, который отвечает соответствующему размеру ограничителя 316 в местах встречи основания 317 и ограничителя 316 и увеличивается в областях основания 317, приближающихся к боковой стенке 314. Следовательно, толщина основания 317 превышает толщину ограничителя 316 для обеспечения прочной основы для прикрепления ограничителя к боковой стенке 314.

[0076] Каждый ограничитель 316 имеет блокировочный элемент 329, расположенный на дистальном конце ограничителя 316. В рассматриваемом случае блокировочный элемент 329 имеет форму треугольной призмы с двумя параллельными поверхностями в форме прямоугольного треугольника, соединенными прямоугольными поверхностями. Прямой угол блокировочного элемента 329 примыкает к первой поверхности 344 ограничителя 316, описанного выше со ссылкой на фиг. 3В. Блокировочный элемент 329 имеет толщину, т.е. расстояние разнесения поверхностей в форме треугольника, которая меньше первой ширины первой поверхности 344. В рассматриваемом случае толщина блокировочного элемента 329 приблизительно равняется половине первой ширины, но в других вариантах осуществления она может быть больше или меньше половины первой ширины. Прямой угол блокировочного элемента 329 расположен возле конца 331 ограничителя 316, при этом высота блокировочного элемента 329 увеличивается от прямого угла до края 333. Поверхность блокировочного элемента 329 наклонена вниз от края 333 вдоль ограничителя 316, так что самая высокая часть блокировочного элемента 329, включающая в себя край 333, расположена рядом с концом 331 ограничителя 316, при этом блокировочный элемент 329 сужается в направлении вдоль ограничителя 316 от конца 331.

[0077] На фиг. 3С представлен вид в изометрии рамы 300, если смотреть со стороны второго конца 306. Второй конец 306 имеет отверстие 326, которое соединяется по текучей среде с выступом 322, показанным на фиг. 3А, на первом конце 304 посредством прохода, ведущего через раму 300. Отверстие 326 имеет диаметр, который больше диаметра прохода, как описано в отношении перфорационного инструмента 100. Диаметр отверстия 326 является по существу таким же, как наружный диаметр выступа 322, так что выступ 322 может входить в отверстие 326 для штабелирования нескольких рам 300. Выступ 322 также может соответствовать другим компонентам перфорационного инструмента, как описано выше. Отверстие 326 также может вмещать в себя соединительные детали других компонентов перфорационного инструмента.

[0078] Множество вторых установочных элементов 328 образованы на втором конце 306 рамы 300. Эти установочные элементы 328 могут входить в зацепление с первыми установочными элементами 324 первого конца 304. На втором конце 306 имеется шесть вторых установочных элементов 328, при этом на первом конце 304 имеет только три установочных элемента 324. Как указано выше, в целом, может предусматриваться один или несколько вторых установочных элементов. В этом примере шесть установочных элементов 328 представляют собой выемки, форма которых соответствует столбикам на первом конце 304 рамы 300, чтобы позволить двум рамам 300 входить в зацепление в двух различных относительных ориентациях. Выемки 310 двух соседних рам 300, соединенных друг с другом, могут быть выровнены относительно друг друга, указывая при этом в одном и том же направлении, или выемки 310 могут быть смещены по азимуту на 30°. Относительная ориентация соседних рам может быть выбрана указанным выше образом путем предоставления установочных элементов с любым желаемым взаимным расположением для обеспечения различных относительных ориентаций. Следует отметить, что разнесение установочных элементов может быть любым подходящим разнесением, позволяющим размешать соседние рамы с различными угловыми смещениями.

[0079] Каждая выемка 310 каждой рамы 300 также содержит пальцеобразный вырез 330. Пальцеобразный вырез 330 образован в стороне 308 рамы 300. Пальцеобразный вырез 330 образован в стороне 308 между первым и вторым концами 304 и 306 рамы только с одной стороны выемки 310. Пальцеобразный вырез 330 проходит через наружную стенку 312 выемки 310, предоставляя доступ к выемке 310 сбоку. Пальцеобразный вырез 330 упрощает процесс извлечения зарядов, например стреляных зарядов, из рамы 300 путем обеспечения способа бокового извлечения, который минимизирует напряжение на ограничителях 316 при извлечении заряда из рамы 300. Пальцеобразный вырез 330 может иметь любую подходящую форму. В рассматриваемом случае вырез 330 имеет плоское дно 332 и по существу прямые боковые стенки 334. Боковые стенки 334 не являются параллельными, но не существует причин, почему они не могут быть параллельными.

[0080] На фиг. 3D представлен вид в изометрии рамы 380 в соответствии с другим вариантом осуществления. Этот вид в изометрии представляет собой такую же перспективу, как вид, показанный на фиг. 3С. Рама на фиг. 3D является вариантом, который характеризуется наличием только двух выемок 310. Две выемки 310 рамы 380 имеют такое же компланарное расположение, как и выемки 310 рамы 300, на фиг. 3С. В рассматриваемом случае две выемки 310 расположены под углом а, который составляет от 120° до 180°. Такие рамы 350 могут быть выполнены с различными углами а, так что геометрия зарядов для одиночного перфорационного инструмента может быть распределена среди множества таких углов, а затем выбрана с применением любого подходящего способа активации. Один перфорационный инструмент может быть оснащен набором рам 300 и рам 350 для обеспечения гибкости в отношении выбора направления для перфорирования

[0081] Хотя вышеизложенное относится к вариантам осуществления настоящего изобретения, другие и дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть получены без отклонения от его основного объема, при этом объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.

Группа изобретений относится к области перфорации скважины при добыче нефти и газа. Устройство для перфорации скважины содержит корпус, множество рам, которые расположены внутри корпуса, причем каждая рама имеет цилиндрическую форму с центральной осью и множество гильз и каждая гильза имеет ось, проходящую перпендикулярно центральной оси, причем оси гильз каждой рамы расположены в плоскости, перпендикулярной центральной оси, и рамы выполнены с возможностью штабелирования в аксиальном направлении, электрический проводник, расположенный вдоль центрального прохода каждой рамы, множество кумулятивных зарядов, зафиксированных в гильзах рам, элемент в форме перегородки, расположенный в корпусе и образующий уплотнение с корпусом, и модуль инициатора, расположенный в корпусе, причем элемент в форме перегородки расположен между модулем инициатора и множеством рам. Обеспечивается безопасность транспортировки и большая гибкость в процессе эксплуатации скважинного перфоратора. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для перфорации скважины, содержащее:

корпус;

множество рам, которые расположены внутри корпуса, причем каждая рама имеет цилиндрическую форму с центральной осью и множество гильз, и каждая гильза имеет ось, проходящую перпендикулярно центральной оси, причем оси гильз каждой рамы расположены в плоскости, перпендикулярной центральной оси, и рамы выполнены с возможностью штабелирования в аксиальном направлении;

электрический проводник, расположенный вдоль центрального прохода каждой рамы;

множество кумулятивных зарядов, зафиксированных в гильзах рам;

элемент в форме перегородки, расположенный в корпусе и образующий уплотнение с корпусом; и

модуль инициатора, расположенный в корпусе, причем элемент в форме перегородки расположен между модулем инициатора и множеством рам.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модуль инициатора содержит печатную плату, расположенную в контейнере.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент в форме перегородки электрически изолирует модуль инициатора от множества кумулятивных зарядов.

4. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее детонационный элемент, расположенный рядом с кумулятивными зарядами в электрическом проводнике.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электрический проводник контактирует с внутренней стенкой каждого аксиального прохода.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что электрический проводник представляет собой трубу.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что модуль инициатора выполнен с возможностью соединения напрямую с одной из рам или элементом в форме перегородки.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модуль инициатора электрически соединяется с электрическим проводником посредством полосы электрического контакта.

9. Перфорационный инструмент для перфорации скважины, содержащий:

цилиндрический корпус, имеющий множество выполненных в нем перфорационных канавок;

множество зарядных рам, которые располагаются внутри корпуса, причем каждая зарядная рама имеет цилиндрическую форму с центральной осью и множество гильз, расположенных рядом с одной из перфорационных канавок, и каждая гильза имеет ось, проходящую перпендикулярно центральной оси, причем оси гильз каждой зарядной рамы расположены в плоскости, перпендикулярной центральной оси, каждая гильза имеет фиксирующий элемент, который проходит по окружности гильзы, и рамы выполнены с возможностью штабелирования в аксиальном направлении;

множество кумулятивных зарядов, зафиксированных в гильзах зарядных рам;

элемент в форме перегородки, расположенный в корпусе и образующий уплотнение с корпусом; и

модуль инициатора, расположенный в корпусе, причем элемент в форме перегородки расположен между модулем инициатора и множеством зарядных рам.

10. Перфорационный инструмент по п. 9, отличающийся тем, что модуль инициатора содержит печатную плату, расположенную в контейнере в ориентации перпендикулярно центральной оси.

11. Перфорационный инструмент по п. 9, отличающийся тем, что элемент в форме перегородки электрически изолирует модуль инициатора от множества кумулятивных зарядов.

12. Перфорационный инструмент по п. 11, дополнительно содержащий электропроводящую трубу, расположенную в аксиальном проходе, образованном через каждую зарядную раму.

13. Перфорационный инструмент по п. 12, дополнительно содержащий детонационный элемент, расположенный рядом с кумулятивными зарядами в электропроводящей трубе.

14. Перфорационный инструмент по п. 10, отличающийся тем, что модуль инициатора выполнен с возможностью соединения напрямую с одной из рам или элементом в форме перегородки.

15. Перфорационный инструмент по п. 14, отличающийся тем, что модуль инициатора содержит печатную плату, расположенную в контейнере в ориентации перпендикулярно центральной оси, причем контейнер содержит первый элемент и второй элемент, отделяемый от первого элемента.

16. Перфорационный инструмент по п. 15, отличающийся тем, что первый элемент содержит множество зажимов, которые удерживают печатную плату.

17. Перфорационный инструмент по п. 16, отличающийся тем, что второй элемент имеет отверстие, совмещенное с центральной осью, и модуль инициатора дополнительно содержит детонатор, который выступает через отверстие и электрически соединен с печатной платой.

18. Перфорационный инструмент по п. 17, отличающийся тем, что модуль инициатора выполнен с возможностью соединения напрямую с электропроводящей трубой, при этом детонатор выступает в электропроводящую трубу.

19. Перфорационный инструмент по п. 9, отличающийся тем, что каждая зарядная рама выполнена из полимерного материала.

20. Перфорационный инструмент по п. 14, отличающийся тем, что модуль инициатора электрически соединяется с зарядной рамой посредством полосы электрического контакта.

21. Перфорационный инструмент для перфорации скважины, содержащий:

цилиндрический корпус;

первый перфорационный узел, расположенный внутри корпуса, причем указанный первый перфорационный узел содержит первую раму для кумулятивных зарядов, модуль инициатора и элемент в форме перегородки, расположенный между первой рамой и модулем инициатора; и

второй перфорационный узел, расположенный внутри корпуса, причем указанный второй перфорационный узел содержит вторую раму для кумулятивных зарядов, электрически соединенную с модулем инициатора первого перфорационного узла посредством электрического проводника, расположенного проходящим через центральный проход второй рамы.

22. Перфорационный инструмент по п. 21, отличающийся тем, что каждая из первой рамы и второй рамы имеет центральный проход, и вторая рама баллистически соединена с модулем инициатора посредством центрального прохода второй рамы.

23. Перфорационный инструмент по п. 21, дополнительно содержащий капсюльный заряд, расположенный в электрическом проводнике рядом с одним или более положениями кумулятивных зарядов второй рамы.

24. Перфорационный инструмент по п. 21, отличающийся тем, что электрический проводник представляет собой трубу, и наружная поверхность трубы контактирует с внутренней поверхностью центрального прохода.

25. Перфорационный инструмент по п. 21, отличающийся тем, что элемент в форме перегородки имеет центральный проход, изолирующий элемент, расположенный в центральном проходе, и электрический проводник, расположенный в центральном проходе внутри изолирующего элемента.

26. Перфорационный инструмент по п. 23, отличающийся тем, что капсюльный заряд является беспроводным.