Узел приема-передачи детонации кумулятивного перфоратора

Авторы патента:


 

Узел приема-передачи детонации кумулятивного перфоратора предназначен для повышения надежности возбуждения и передачи детонации в корпусных кумулятивных перфораторах спускаемых как на насосно-компрессорных трубах (НКТ), так и на геофизическом кабеле в нефтяные, газовые и другие скважины. Техническим результатом полезной модели является повышение надежности срабатывания кумулятивного секционного перфоратора - врех его зарядов в заданном режиме взрыва независимо от длины, а также повышение безопасности работ. Этот технический результат достигается тем, что узлы приема и передачи детонации между секциями перфораторов имеют дублированную систему передающих и принимающих бустеров, сопряженных между собой боковыми поверхностями, и дублированные детонирующие шнуры, которые также передают и принимают детонацию, как по своим торцам, так и по боковым поверхностям. Направление передачи детонации может быть как сверху вниз, так и снизу вверх.

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при прострелочно-взрывных работах в скважинах для вторичного вскрытия продуктивных пластов.

Кумулятивные перфораторы однократного использования широко применяются при прострелочно-взрывных работах, в том числе благодаря возможности спускать в скважину длинные сборки из нескольких секций.

Известен кумулятивный секционный перфоратор однократного использования, в котором соединение отдельных секций осуществлено с помощью переходника с большим внутренним отверстием, внутри которого расположены свободные концы детонирующих шнуров (ДШ) соединяемых секций. При этом концы ДШ плотно внахлест - петлей соединены между собой мягкой проволокой через резьбовые отверстия в переходнике (см., например, Фридляндер Л.Я., Справочник по прострелочно-взрывной аппаратуре, Москва, Недра, 1983, с. 19, рис. 1.7.).

Недостатком известного устройства является то, что описанное соединение обеспечивает надежную передачу детонации только для ДШ высокой чувствительности.

В настоящее время широко применяются кумулятивные секционные перфораторы для скважины, в которых детонационная цепь в соединениях секций - переходниках и/или муфтах предусматривает использование усилителей детонации - бустеров. Бустер - это металлическая втулка, внутрь которой помещено взрывчатое вещество. Бустера (как правило, пары) надеваются на концы ДШ. Первый бустер принимает детонацию от ДШ, усиливает его и передает детонацию на приемный бустер, который в свою очередь передает детонацию на ДШ.

Также известен способ передачи детонации от секции к секции узлами передачи детонации, состоящими из активного, как правило, кумулятивного заряда, и пассивного - принимающего заряда (аналог бустера).

Таких переходов (ДШ - бустер - бустер - ДШ) в протяженном перфораторе может быть несколько сотен. Наименее надежным является переход от ДШ к бустеру и от бустера к ДШ. При прерывании детонации в одном из этих узлов часть кумулятивных зарядов выгорает или взрывается в фугасном режиме, что часто приводит к разрушению и заклиниванию кумулятивных перфораторов в скважине.

Известен корпусный скважинный кумулятивный перфоратор (см. патент RU 2215127, МПК E21B 43/117, публикация от 2003.10.27), содержащий корпус в виде ряда секций-модулей, кумулятивные заряды, соединенные между собой детонационной цепью в виде ДШ, переходники, соединяющие секции между собой, и устройства передачи детонации от модуля к модулю, причем детонационная цепь между модулями включает последовательно шашку-передатчик детонации, стальную пробку-преграду, ввернутую в верхнюю часть центрального отверстия переходника, шашку-приемник, соединенную со второй шашкой-передатчиком отрезком термостойкого ДШ, и вторую шашку-приемник, установленную в начале детонационной цепи следующего модуля, причем шашки-приемники установлены с зазорами, обеспечивающими гарантированное срабатывание всего перфоратора в рабочих условиях и гарантированный отказ при разгерметизации системы.

Первая шашка-передатчик детонации выполнена с кумулятивной выемкой, облицованной металлической фольгой, и установлена перед стальной пробкой-преградой с зазором, величина которого определена конфигурацией кумулятивной выемки с условием фокусирования кумулятивной струи на поверхность стальной пробки-преграды.

Обе шашки-приемники помещены в металлические колпачки, в которые предварительно запрессована навеска термостойкого бризантного взрывчатого вещества.

Межмодульная детонационная цепь выполнена в виде элементов, содержащих в себе стальную пробку-преграду, герметизирующую одну секцию перфоратора от другой, в которую ввернута сборка, состоящая из двух металлических втулок с шашкой-приемником и шашкой-передатчиком, собранных с трубками из композиционного материала и соединенных между собой отрезком термостойкого ДШ встык с шашками, проходящего по центральному отверстию трубки, а каждый модуль перфоратора содержит в верхней части втулку с шашкой-приемником, а в нижней - втулку с шашкой-передатчиком с кумулятивной выемкой.

Таким образом, при прекращении детонации на стыке бустер - ДШ или ДШ - бустер горение не передается на следующие за этим стыком модули, которые могут быть использованы повторно.

Недостатком известного устройства является невысокая надежность работа узлов приема-передачи детонации на стыке бустер - ДШ, ДШ - бустер, обусловленная конструкцией этих узлов.

Известен кумулятивный секционный перфоратор для скважины, включающий каркас, кумулятивные заряды, помещенные в каркасе, переходники с размещенными в них бустерами, ДШ, присоединенные к бустерам, и узел инициирования (см., например, патент на полезную модель RU 49894 U1, 10.12.2005).

Такая конструкция предусматривает передачу детонации от ДШ к бустерам в направлении ее распространения.

Недостатком этого устройства является невысокая надежность передачи детонации от ДШ к бустеру и от бустера к ДШ, особенно для протяженных интервалов вскрытия пласта перфорацией.

Известен кумулятивный секционный перфоратор для скважины, включающий каркас, кумулятивные заряды с узлами приема детонации для дублированной цепи, помещенные в каркасе, переходники с размещенными в них эластичными втулками и бустерами, дублированные ДШ, присоединенные к бустерам, и узел инициирования (см., например, RU 2492315 С1, 06.03.2012) - прототип.

Недостатком этого устройства является то, что дублирование передачи детонации осуществляется только по бустерам и кумулятивным зарядам специальной конструкции, применяемой в этом типе перфораторов с дублированной детонационной цепью.

В горизонтальные скважины кумулятивные перфораторы, собранные из множества секций и достигающие длины в несколько сот метров, спускают на трубах. Для этого варианта надежность полного срабатывания кумулятивного перфоратора становится особенно актуальной.

Задачей полезной модели является получение высоконадежных узлов приема-передачи детонации кумулятивного перфоратора.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности срабатывания кумулятивного секционного перфоратора - всех его зарядов в заданном режиме взрыва независимо от длины, а также повышение безопасности работ.

Необходимый технический результат достигается тем, что кумулятивный перфоратор для скважины включает ряд секций, соединенных между собой, каждая из которых имеет каркас, на котором размещены кумулятивные заряды, соединенные ДШ, узлы приема-передачи детонации, размещенные во втулках секций и муфтах.

Втулки, помещенные на конце секции и в муфте, имеют по два смежных параллельных сквозных канала, один из которых осевой, а другой - перифе-рийный, с помещенными в этих каналах соответственно осевым и периферийным бустерами, взаимодействующими между собой боковой поверхностью, а между осевыми бустерами смежных секций - их торцами, при этом дополнительные отрезки ДШ каждой из секций также взаимодействуют между собой боковой поверхностью и передают детонацию друг на друга.

На Фиг. изображен продольный разрез соединения секций кумулятивного секционного перфоратора

Кумулятивный секционный перфоратор включает ряд секций, соединенных между собой (Фиг.). Каждая из секций имеет корпус 1, внутри которого размещен каркас 2 с кумулятивными зарядами (условно не показаны). Кумулятивные заряды соединены основным ДШ 6. Устройство имеет узлы приема и передачи детонации, размещенные во втулке каркаса 2 и муфте 3. Каждый из узлов приема-передачи детонации образован сопряженными по торцам втулками 4. Каждая из втулок 4 имеет два смежных параллельных сквозных канала. Один из этих каналов основной - осевой, а другой, дополнительный - выполнен параллельно основному без зазора между ними. В этих каналах помещены - бустеры 5 и 8. В качестве заряда взрывчатого вещества бустеров может быть использован гексоген или октоген, или гексонитростильбен. Осевой и дополнительный бустеры взаимодействуют между собой боковой поверхностью. Между осевыми бустерами взаимодействие обеспечено по торцам упомянутых бустеров. Каждый из свободных торцов осевого и дополнительного бустеров со стороны кумулятивных зарядов каждой из секций взаимодействуют с торцами как основных 6, так и дополнительных отрезков 7 ДШ. Между собой основной ДШ и дополнительный отрезок ДШ взаимодействуют боковой поверхностью.

Устройство работает следующим образом.

Детонация возбуждается в основном ДШ 6 взрывным патроном или инициирующей головкой, далее этот ДШ передает детонацию на кумулятивные заряды, основной бустер 5, дополнительный отрезок ДШ 7 и далее на основной бустер и основной ДШ 6 и дополнительный бустер 8 и отрезок ДШ 7 следующей секции.

В случае возникновения отказа в узле передачи детонации на границе основной ДШ 6 - основной бустер 5, детонация, переданная по боковой поверхности от ДШ 6 к ДШ 7, инициирует дополнительный бустер 8, расположенный в параллельном канале, который в свою очередь возвращает детонацию на основной бустер 5.

В случае возникновения отказа в узле приема детонации на границе основной бустер 5 - ДШ 6, детонация, переданная по боковой поверхности от основного бустера 5 к дополнительному бустеру 8 и далее от дополнительного отрезка ДШ 7 по боковой поверхности, передается к основному ДШ 6.

Для полноценного возбуждения детонации через боковые поверхности ДШ длина дополнительного отрезка ДШ должна быть не менее 150 мм.

Таким образом, дублирование узлов приема и передачи детонации повышает надежность передачи детонации на стыке ДШ - бустер, бустер - ДШ.

1. Узел приема-передачи детонации кумулятивного перфоратора, содержащий каркас, муфту, основной ДШ, основной бустер, эластичные втулки бустеров, которые выполнены в виде пробок с отверстиями для размещения основных бустеров и ДШ, при этом втулки бустеров снабжены дополнительными параллельными отверстиями для дополнительных бустеров и дополнительных ДШ, взаимодействующих между собой боковыми поверхностями.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дублирование выполнено по бустерам и ДШ как в узле передачи, так и в узле приема детонации.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направление передачи детонации может быть как сверху перфоратора, так и снизу.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что длина дополнительного дублирующего ДШ должна быть не менее 150 мм.



 

Похожие патенты:
Наверх