Устройство для подрыва скважинной стреляющей аппаратуры

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, в частности к прострелочно-взрывным работам. Техническим результатом полезной модели является создание устройства для надежного подрыва скважинной стреляющей аппаратуры при низком и высоком гидростатическом давлении вплоть до атмосферного, и для упрощения конструкции аппарата. Технический результат полезной модели достигается тем, что в полости корпуса устройства, для подрыва скважинной стреляющей аппаратуры, над основным зарядом, размещены капсула с дополнительным зарядом из материала легко воспламеняющегося от форса огня, а над ней втулка, с установленными в ней вставками из твердого материала способного испускать искры огня, причем вставки опираются на гребенку из твердого материала, жестко соединенную с поршнем. При этом гребенка выполнена в форме удлиненного стержня сужающегося от поршня к втулке с установленными в ней вставками, а дополнительный заряд выполнен из пороха, например из дымного ружейного пороха. Техническо-экономическим эффектом полезной модели является обеспечение высокого качества выполняемых работ и расширение области применения.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для использования в прострелочно-взрывной аппаратуре, спускаемой в скважину на трубах.

Известны взрыватели (устройства) для подрыва скважинной стреляющей аппаратуры, содержащие герметичную камеру с зарядом и поршень с узлом фиксации в негерметичной или герметичной частях корпуса камеры [1, 2 или 3]. Каждый из этих аналогов может быть принят за прототип. В нашем случае узел фиксации поршня находится внутри герметичной камеры, поэтому примем за прототип изобретение «Взрыватель для скважинной аппаратуры» [3].

Недостаток аналогов и прототипа заключается в том, что во всех устройствах величина силы, воздействующей на поршень, зависит от величины гидростатического давления в данном интервале скважины. Чем выше давление, тем с более высокой скоростью поршень движется к заряду и, следовательно, с более высокой энергией воздействует на него. Если диаметр поршня 12 мм, а давление в одном случае 100, в другом - 1000 атмосфер, то поршень воздействует на заряд с усилием 113 и 1130 кг соответственно. При малом и очень большом гидростатическом давлении снижается надежность срабатывания, а ниже 50 атмосфер эти устройства практически не работают, что сужает область применения аппаратуры. Кроме того, для надежной работы устройства длина полости корпуса, в которой установлен поршень, должна быть достаточно длинной (не менее 10 диаметров поршня), что усложняет конструкцию аппарата.

Предлагаемая конструкция устройства лишена упомянутых недостатков. За счет того, что на поверхность поршня, размещенного в герметичной камере корпуса, не действует гидростатическое давление, поршень приводится в действие всегда одинаковым усилием. Это усилие передается от шара, помещаемого в трубы на устье скважины и доставляемого в заданный интервал потоком промывочной жидкости. Узел фиксации всегда срабатывает от одного усилия, величина которого обеспечивается конструкцией аппарата. Создается усилие за счет перепада давления над и под шаром, в зависимости от величины усилия необходимого для освобождения от узла фиксации. Обычно это величина около 50 атмосфер. Перепад давления создают насосы, прокачивающие промывочную жидкость в скважине. Если шар 44 м, то величина усилия на поршне всегда будет около 760 кг; поэтому и скорость движения поршня, и характер его воздействия на заряд будут всегда одинаковыми, вне зависимости от величины гидростатического давления в данном интервале в скважине.

Цель изобретения - повышение надежности возбуждения детонации заряда при низком гидростатическом давлении вплоть до атмосферного и упрощения конструкции.

На чертеже показано устройство в разрезе.

Устройство включает поршень 1 с узлом фиксации 2, размещенные в корпусе 3 аппарата. В полости нижней части корпуса размещен основной заряд 4. Над основным зарядом 4 размещена капсула 5 с дополнительным зарядом 6 из материала, легко воспламеняющегося от форса огня, а капсула в верхней части сопряжена с втулкой 7, в которой установлены одна, две или более вставок 8 из твердого материала способного высекать искры огня, при трении о жесткий материал. Вставки 8 опираются на гребенку 9 из твердого материала, жестко соединенную с поршнем 1. Для приведения устройства в действие могут быть использованы резиновый или стальной шар, или деталь в форме поршня или ломика. В качестве дополнительного заряда может быть использован, например, дымный ружейный порох, хорошо воспламеняющийся (температура его воспламенения не превышает 300°С) от форса пламени. Гребенка 9 выполнена в форме удлиненного стержня, сужающегося от поршня к втулке 7, с установленными в ней вставками 8. Это необходимо для того, чтобы по мере движения гребенки вниз к дополнительному заряду и по мере истирания части материала вставок, насечка гребенки захватывала новые слои упомянутого материала. Благодаря этому форс огня остается постоянным по мере движения гребенки 9 относительно втулки 7.

Устройство работает следующим образом. Аппарат спускают в скважину на насосно-компрессорных или бурильных трубах и устанавливают в заданном интервале. Для приведения устройства в действие в трубы помещают груз шар, который с потоком промывочной жидкости достигает выступающего из аппарата наконечника поршня 1 и надавливает на него. Срезаются штифты 2 и поршень 1 с гребенкой 9 устремляются вниз. При этом гребенка своими зубцами высекает несколько пучков форса огня из размещенных во втулке 7 вставок 8, прижатых пружинкой к гребенке. Пучки форса огня направлены вниз прямо на дополнительный заряд 6 в капсуле 7. Последний воспламеняется и поджигает основной заряд. Происходит срабатывание аппарата.

Ссылки по тексту:

1. Кумулятивные перфораторы на насосно-компрессорных трубах. ПНКТ1 - 89 и др. Справочник. Авторы Л.Я.Фридляндер, В.А, Афанасьев и др. М.: Недра, 1990 г. "Прострелочно-взрывная аппаратура.

2. Головка инициирующая ИГ1 ТУ316-011-45388547-01.

3. Изобретение SU 1816851 A1. Устройство для возбуждения детонации в скважинной аппаратуре.

1. Устройство для подрыва скважинной стреляющей аппаратуры, включающее поршень с узлом фиксации в корпусе, в нижней части полости которого размещен основной заряд, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности возбуждения детонации заряда при низком гидростатическом давлении вплоть до атмосферного и упрощения конструкции, в полости корпуса над основным зарядом размещены капсула с дополнительным зарядом из материала легко воспламеняющегося от форса огня, а над ней втулка с установленными в ней вставками из твердого материала, способного высекать искры огня, причем вставки опираются на гребенку из твердого материала, жестко соединенную с поршнем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гребенка выполнена в форме удлиненного стержня, сужающегося от поршня к втулке с установленными в ней вставками.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительный заряд выполнен из пороха, например из дымного ружейного пороха.