Устройство для перфорации буровых скважин Советский патент 1985 года по МПК E21B43/116 

1

Изобретение относится к устройствам для .перфорации буровых скважин с целью пуска их в эксплуатацию.

Целью изобретения является получение повьшенной плотности перфорации и обеспечение возможности исползования устройства в Скважинах раз

ЛИЧНОГО диаметра.

.На фиг, 1 иэ|)б14ажено устройство для перфорации %у15овых скважин, общий вид; на фиг, 2; - устройство для перфорации в увеличенном масштабе и с частичными разрезами; на фиг, 3 - разрез А-А на фиг, 2; на фиг. 4 - секция корпуса; на фиг, 5 корпус для взрывчатых зарядов, вид в изометрии; на фиг, 6 - взрывчатый заряд, продольный разрез; на фиг,7 вид Б на фиг. 6 (взрьшчатый заряд в оболочке); на фиг, 8 - съемная вст.авка под хвостовики взрывчатьк зарядов, разрез; на фиг, 9 - разрез В-В на фиг, 8; на фиг, 10 - корпус заряда и хвостовик.после срабатывания устройства, поперечный разрез,

Устройство 1 для перфорации (фиг, 1), подвешенное на тросе 2, находится внутри скважины 3с колонной обсадных труб 4, проходящей через формации 5, С целью эксплуатации какой-либо зоны, содержащей углеводороды, необходимо подготовит указанную зону для создания гравийной набивки и пробить большое число отверстий большого диаметра в этой зоне. Устройство для перфорации крепится в обычной концевой кабельной муфте 6 посредством устройства 7 для обнаружения стыков труб, позволяющего точно определить глубину. Устройство 1 для перфорации состоит из верхней головки 8, переходник 9, одного или нескольких соединительных узлов 10, одного или нескольких корпусов 11 для взрывчатых зарядов 12 и одной нижней концевой детали 13,

Как показано на фиг, 2, верхняя головка 8 цилиндрической формы имеем винтовую нарезку 14, позволяющую крепить ее в нижнем конце устройства 7 обнаружения стыков труб. Электрический выключатель 15, смонтированный изолированно и герметично в оси головки, нижней своей частью связан с изолированным проводом 16, Головка 8 крепится при помощи, например, болтов 17 к пере959152

ходнику 9, представляющему собой муфту 18, эксцентрично приваренную к пластине 19, Между муфтой 18 и пластиной 19 приварены боковые детали 20 жесткости. Предпочтительно, чтобы головка 8 была расположена в буровой скважине эксцентрично с тем, чтобы устройство 7 обнаружения стыков труб находилось рядом со стенкой

О колонны обсадных труб 4 и подавало хороший сигнал. Пластина 19 связана

с корпусом 11 посредством соединительного узла 10,

Узел 10, представленный более J5 детально на фиг, 3, состоит из двух полураковин 21 и 22, соединенных между собой при помощи винтов 23, Каждая полураковина (например, 21) образована уголковым сегментом с

20 закругленными крыльями, к которому приварен лонжерон 24 квадратного сечения таким образом, что после соединения двух полураковин обеспечивается возможность ограниченного

углового перемещения головки 8 относительно корпуса 11. На каждой полураковине имеется также поперечный выступ 25, на котором могут крепиться детонирующий щнур или

30 подрьшное реле и электрические провода ,

Корпус 11 (фиг, 4 и 5) образован рядом секций, плоские грани которых смещены относительно его продольной оси под углом 90 относительно друг друга и в каждой из плоских граней выполнено два крепежных отверстия 26 и 27, расположенных одно под другим и предназначенных для

40 размещения в них задней части взрывчатых зарядов 12, В каждом отверстии (например, 26) предусмотрены две поперечные льюки 28 и 29 и две наклонные лыски 30 и 31, препятствукнцие

45 повороту соответствующего заряда

вокруг своей оси. Расстояние d между центрами двух крепежных отверстий 26 и 27 одной секции намного меньше максимального диаметра взрьшчатого

50 заряда, измеренного перпендикулярно оси заряда, что обеспечивает большую плотность расположения зарядов. Взрывчатые заряды устанавливаются в радиально противоположных направлениях по о.бе стороны секции, Предпочтительно, чтобы расстояние между отверстиями 26 и 27 было минимальным, но следует оставить между ними по3лоску металла, достаточную для обеспечения надежного крепления зарядов.

В варианте конструкции устройств расстояние d составляло около 2 см для зарядов диаметром порядка 5 см, а ширина полоски металла между двумя отверстиями составляла 8 мм.

Корпус 11 (фиг. 5) изготавливается из стальной трубы подходящего диаметра (4 см в вьшеприведенном примере), расплющенной в двух радиальных направлениях, в результате чего образуются секции с плоскими гранями. С этой целью трубу укладывают под пресс для расплющивания одной секции с усилием порядка 100 потом продвигают трубу вперед на длину одной секции, поворачивая ее при этом на 90 вокруг своей оси, и расплющивают другую секцию. После этого пробивают отверстия при-помощи пуансона.

Перед установкой взрьшчатых зарядов в крепежные отверстия корпуса 11 укладывают (фиг. 2) первьй детонирующий шнур 32 в прорези 33 первой серии взрывчатых зарядов, в которую входят верхние заряды каждо секции, и второй детонирукядий шнур 34 в прорези 33 второй серии зарядов, в которую входит второй (нижний) заряд каждой секции. Каждый детонирующий шнур 32 и 34 укладывается спиралью вокруг корпуса 11 и продлевается вниз до подрывного реле 35. Подрывное реле 35 посредством другого детонирующего шнура 36 связано с детонатором 37 и предназначено для одновременного зажигания обоих шнуров 32 и 34. В детонаторе 37 имеются два электрических запальных провода 38 и 39, идущих вверх вдоль корпуса 11 и соединенных один с изолированным проводом 16, а другой со вторым проводом 40, подключенным на массу. Детонатор 37, детонирующие шнуры, а затем взрьшчатые заряды 12 подрьгоаются путем подачи электрического тока соответствующей мощности между выключателем 15 и массой через трос 2.

Предпочтительнее, чтобы подрьш осуществлялся снизу вверх. При другом направлении подрыва частичная осечка устройства может привести к нагромождению осколков на нижние, не сработавшие заряды, в

зультате чего устройство может заклиниться в обсадной трубе при подъеме его на поверхность.

Для пробивания отверстий на большой дпине можно соединить встык несколько корпусов 11 при помощи соединительных узлов 10. Для того, чтобы оба шнура 32 и 34 детонировали одновременно, на уровне каждого

соединительного узла 10 устанавливают подрьшное реле, которое в начале каждого корпуса 11 синхронизирует детонацию этих двух шнуров. Корпус 11 соединяется с нижней

концевой деталью 13 при помощи соединительного узла 41, идентичного узлу 10 на фиг. 3. Концевая деталь 13 представляет собой трубу 42, расплющенную в верхней части с тем,

чтобы получить плоскую связующую

секцию 43, которая может быть вставлена в соединительный узел41. В трубе выполнены окошки 44, а к ее нижнему концу приварена пробка 45.

Три штыря 46 приварены своими концами к верху и низу трубы 42 таким образом, что их средние части удалены от оси и служат для центрирования нижней части устройства в коронке

обсадных труб. Детонатор 37 размещается внутри трубы 42. Каждый из взрывчатых зарядов 12 (фиг. 6 и 7) включает в себя металлический кор- . пус 43 заряда и керамическую

44, герметично укрепленную

на корпусе. Корпус заряда 47 изготавливается из металла с тем, чтобы прочно крепиться на корпусе.11. Крьш1ка изготавливается из обоженного глинозема и при взрыве разлетается на мелкие осколки. В корпусе 47 с осью ББ находится блок взрывчатого вещества 49, передняя сторона этого блока имеет вогнутую форму

и покрыта металлическим покрытием 50.

На корпусе заряда 47 имеется хвостовик 51 или ножка небольшого сечения, связанная с цилиндрической передней частью 48 участком 52, имеющим форму усеченного конуса. На

хвостовике 51, сечение которого обусловлено сечением крепежных отверстий, имеются две противолежащие лыски 52 и 53. В теле хвостовика 51 выполнена

прорезь 54 для пропуска детонирующего шнура и поперечное отверстие 55 для запорной шпильки. Предпочтительно, чтобы прорезь 54, которая про5

должается до самой промежуточной части в форме усеченного конуса 52, была наклонена примерно на 45 относительно плоскости лысок 52 и 53.

Корпус заряда изготавливают методом штамповки, т.е. методом пластической деформации стального цилиндр под действием пуансона, переме1цаемого с необходимым усилием в направлении оси корпуса. В результате этого получают корпус, обладающий анизотропной механической прочностью, т.е. прочностью, более высокой в направлении оси ББ заряда, чем в направлении, перпендикулярном этой оси. Таким образом, под действием взрыва корпус заряда 47 разрушается по продольным линиям и как бы раскрывается, отходя от оси, но оставаясь укрепленным на хвостовике 51, как это показано на фиг. 10.

Используемая сталь должна обладать .прочностью и способностью к деформации, достаточным для того, чтобы не разлетаться на куски под действием взрыва. Хорошие результаты были пoлyчeньf с неломкими сталями типа ХС 32 F ХС 18 F, 20 МВ5.Соответствующая термообработка может улучшить качества выбранной стали.

Устройство для перфорации, представленное на фиг. 2, приспособлено для определенной серии обсадньк труб, например труб с внешним диаметром 17,8 см (7 дюймов). Для прожигания отверстий в трубах другого диаметра, например трубы с внешним диаметром больше 24,5 см,используют тот же корпус 11, но взрьшчатые заряды крепятся на нем при помощи съемных вставок с тем, чтобы уменьшить расстояние между стенкой коло

959156

ны обсадных труб и передней поверхностью зарядов. Такая съемная вставка 56, представленная на фиг. 8 и 9, состоит из кольцевой части 57, 5 усиленной по толщине, в которую вставляется хвостовик 51 оболочки заряда, поперечное сечение съемной вставки идентично сечению крепежных отверстий 26 и 27 на корпусе 22.

О в кольцевой части 57 имеется поперечное отверстие 58, в которое вставляется шпилька 59 (фиг. 10), крепящая хвостовик 51 к Б съемной вставке 56, имеющей поперечное отверстие

15 60 для шпильки 61, крепящей съемную вставку 56 на корпусе 11.

Внутри кольцевой части 57 имеется поперечина 62, входящая в прорезь 54 для детонирующего шнура,

20 когда в съемную вставку 56 вставляется ножка оболочки заряда. Поперечина передним своим торцом прижимает детонирующий шнур к дну прорези 54, обеспечивая таким образом хороШУЮ передачу детонации от шнура на

взрывчатое вещество. Кроме того, наличие поперечины згменьшает объем жидкости внутри.съемной вставки. ез поперечины в съемной ставке находилось бы значительное количество жидкости, которая заполнила бы прорезь дпя детонирующего шнура. Эта жидкость передала бы детонацию от взрьюа на стенки съемной вставки,

в результате чего возник бы риск разрушения съемной вставки и потери в скважине хвостовика оболочки заряда. В скважинах большого диаметра, где необходимы эти съемные

вставки, вьщ1еописанная конструкция позволяет значительно уменьшить количество осколков, остающихся в скважине.

Фиг. 8

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ БУРОВЫХ СКВАЖИН, содержащее заряды в герметичных оболочках с хвостовиками, диаметр которых меньше диаметра заряда,корпус,образованный рядом последовательно установленных секций, плоские грани которых смещены под углом относительно его продольной оси и в каждой из плоских граней выполнено отверстие под хвостовик взрьшчатого заряда, установленного всаоюзнАя Itj V ITff... 13 13 TU -.-VJ iHKJlJsyfigJfA перпендикулярно соответствующей плоской грани, средства детонации, управляемые электрически и соединенные с зарядами для их поджига,. отличающееся тем, что, с целью получения повьпиенной плотности перфорации, в каждой плоской грани выполнено дополнительное отверстие под хвостовик взрывчатого заряда, причем расстояние в продольном направлении между центрами отверстий каждой плоской грани меньше максимального диаметра взрывчатого заряда по перпендикуляру к его оси, а взрьшчатые заряды установлены на i каждой плоской грани в радиально СЛ противоположных направлениях. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности использования его в скважинах различного диаметра, оно снабжено установленными в отверстиях плоских граней съемными вставками под хвостовики взрывсо ел чатых зарядов. Приоритет по пунктам: со 12.08.80 по п. 1 10.02.81 по п. 2. ел