Модульный перфоратор с ориентируемыми кумулятивными зарядами для горизонтальных скважин

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, а именно к корпусным кумулятивным перфораторам для вторичного вскрытия горизонтальных скважин.

Устройство представляет собой кумулятивный перфоратор, включающий корпус и кумулятивные заряды, связанные между собой детонационной цепью в виде детонирующего шнура.

Новым в устройстве является то, что корпус выполнен в виде ряда герметичных секций-модулей, снабженных устройствами передачи и приема детонации, причем шашка-передатчик детонации и шашка-приемник детонации размещены во втулках внутри соосных перфоратору радиальных подшипников, установленных в переходнике и пробке, а кумулятивные заряды размещены на жестком каркасе (например, стальной ленте, стержне), присоединенном к втулкам так, что центр тяжести сборки кумулятивные заряды - каркас - детонирующий шнур не совпадает с осью перфоратора. Оси кумулятивных зарядов перпендикулярны оси перфоратора, а их фазировка составляет 0-180°.

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, а именно к корпусным кумулятивным перфораторам для вторичного вскрытия горизонтальных скважин.

Известны [1] применяемые для этой цели перфораторы, спускаемые на насосно-компрессорных трубах. Одним из их недостатков является сложность сборки перфораторов, особенно для протяженных интервалов. Технические решения, реализованные в [2] и [3], в значительной мере устраняют трудности сборки многометровых (километровых) перфораторов. Перфоратор [2] содержит корпус в виде ряда секций-модулей. В каждом модуле размещены кумулятивные заряды, связанные между собой детонационной цепью в виде детонирующего шнура, переходников, соединяющих секции между собой через устройство передачи детонации. Последнее включает последовательно собранные кумулятивную шашку-передатчик детонации и шашку-приемник. Шашка-передатчик детонации и шашка-приемник размещены соответственно в цельнометаллической пробке с осевым каналом и в цельнометаллическом переходнике на подпружиненной втулке. Шашка-передатчик детонации установлена на расстоянии, не совпадающем с фокусным. В корпусе шашки-приемника закреплена накладка с кумулятивной выемкой со стороны детонирующего шнура. Кумулятивные заряды размещены в толстостенном металлическом каркасе.

Устройство [3] содержит корпус в виде ряда секций-модулей, кумулятивные заряды, переходники. Кумулятивные заряды соединены между собой детонационной цепью в виде детонационного шнура. Переходники соединяют секции между собой и устройства передачи детонации от модуля к модулю. Детонационная цепь между модулями включает последовательно шашку-передатчик детонации, стальную пробку-преграду, шашку-приемник. Стальная пробка-преграда ввернута в верхнюю часть центрального отверстия переходника. Шашка-приемник соединена со второй шашкой-передатчиком отрезком термостойкого детонационного шнура. Вторая шашка-приемник установлена в начале детонационной цепи следующего модуля. Шашки-приемники установлены с зазорами, обеспечивающими гарантированное срабатывание всего перфоратора в рабочих условиях и гарантированный отказ при разгерметизации системы.

Горизонтальные скважины часто имеют малую толщину коллектора и для их вскрытия применяют перфораторы с кумулятивными зарядами (КЗ), ориентированными, например, вдоль распространения пласта, что и является поставленной технической задачей.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением является [4]. В этой группе изобретений необходимая ориентация достигается эксцентрическим утяжелением одного или нескольких компонентов колонны корпусного перфоратора, которые выбирают из кумулятивных зарядов, зарядных трубок и корпусов перфораторов.

Прототип - ориентируемый корпусной перфоратор, присоединенный к инструментальной колонне, содержащий один или несколько компонентов колонны корпусного перфоратора, включающих один или несколько кумулятивных зарядов с оболочкой, размещенных в зарядной трубке, корпус перфоратора, переходник, расположенный между одним или несколькими компонентами колонны корпусного перфоратора и инструментальной колонной и имеющий роликовые колеса для облегчения транспортировки одного или нескольких компонентов колонны корпусного перфоратора в скважине и поворотный кожух для обеспечения возможности поворота одного или нескольких компонентов колонны корпусного перфоратора независимо от поворотного кожуха (вероятно, от инструментальной колонны), причем по меньшей мере один или несколько компонентов колонны корпусного перфоратора эксцентрически утяжелены для ориентации кумулятивных зарядов в желаемом направлении, при этом центр тяжести оболочки кумулятивных зарядов смещен за счет ее формы.

При этом, возможно,

- к оболочке одного или нескольких кумулятивных зарядов присоединены грузы;

- один или несколько кумулятивных зарядов закреплены внутри зарядной трубки на месте, где центр тяжести одного или нескольких кумулятивных зарядов удален от оси поворота корпусного перфоратора;

- дополнительный материал добавлен к корпусу перфоратора;

- с корпуса перфоратора удален материал;

- посредством удаления материала на поверхности корпуса перфоратора образованы круговые выемки;

- дополнительный материал присоединен к зарядной трубке;

- с зарядной трубки удален материал;

- зарядная трубка выполнена в виде эксцентрически утяжеленной поворотной зарядной трубки;

- поворотная зарядная трубка имеет присоединенный маятниковый груз;

- поворотная зарядная трубка имеет внутри груз, окружающий по меньшей мере часть одного или нескольких кумулятивных зарядов;

- корпус перфоратора ориентирован относительно поворотной зарядной трубки посредством одного или нескольких грузов;

- один или несколько грузов являются внешними по отношению к корпусу перфоратора;

- один или несколько грузов выполнены со скругленными концами, обеспечивающими возможность направления корпусного перфоратора через искривления скважины;

- зарядная трубка выполнена в виде разрезной зарядной трубки, имеющей множество сегментов, соединенных друг с другом с возможностью изгиба отдельных сегментов без разъединения;

- корпус перфоратора дополнительно содержит разрезную утяжеляющую прокладку, присоединенную к колонне перфоратора и имеющую множество

сегментов, соединенных друг с другом с возможностью изгиба отдельных сегментов без разъединения;

- дополнительно присоединено множество корпусных перфораторов;

- множество корпусных перфораторов присоединено друг к другу посредством корпуса, обеспечивающего их принудительную центровку;

- корпус для принудительной центровки приспособлен исключить установочную ошибку, являющуюся следствием допусков на обработку и зазоров, имеющихся в перфораторах.

Заявляемое техническое решение направлено на значительное упрощение конструкции и процесса снаряжения перфоратора с ориентируемыми кумулятивными зарядами.

На фиг.1 показан общий вид модуля. В корпусе 1 на жестком каркасе 2 размещены кумулятивные заряды (КЗ) 3, соединенные детонирующим шнуром (ДШ) 4. Сборка КЗ - каркас - ДШ присоединена к втулкам, верхней 5 и нижней 6. Втулки размещены внутри соосных перфоратору радиальных подшипников 7 и 8, установленных в переходнике 9 и пробке 10. Внутри втулок размещены приемное 11 и передающее 12 устройства. Сборка КЗ - каркас - ДШ присоединена к втулкам так, что центр тяжести сборки не совпадает с осью перфоратора. Оси кумулятивных зарядов перпендикулярны оси перфоратора, а их фазировка может составлять 0-180°.

Устройство в скважине работает следующим образом. Соединяя модули друг с другом, образуют перфоратор необходимой длины и на колонне насосно-компрессорных труб спускают в скважину. При достижении горизонтального участка, КЗ 3 ориентируются необходимым образом вследствие того, что центр тяжести сборки КЗ - каркас 2 - ДШ 4 не совпадает с осью перфоратора и сборка, проворачиваясь в подшипниках 7 и 8, занимает нижнее устойчивое положение равновесия. При срабатывании детонирующего устройства (выше расположенного модуля) приемное устройство 11 инициирует ДШ 4, от которого детонируют КЗ 3, создающие гидродинамическую связь скважины с пластом и передающее устройство 12, инициирующее аналогичный процесс в следующем модуле.

Заявляемые технические решения использованы ЗАО «НТФ ПерфоТех» при разработке перфораторов ПМО73С и испытаны в стендовых и скважинных условиях.

Сравнение заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».

Модульный перфоратор с ориентируемыми кумулятивными зарядами для горизонтальных скважин

1. Модульный перфоратор с ориентируемыми кумулятивными зарядами для горизонтальных скважин, включающий корпус и кумулятивные заряды, связанные между собой детонационной цепью в виде детонирующего шнура, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде ряда герметичных секций-модулей, снабженных устройствами

передачи и приема детонации, причем шашка-передатчик детонации и шашка-приемник детонации размещены во втулках внутри соосных перфоратору радиальных подшипников, установленных в переходнике и пробке, а кумулятивные заряды размещены на жестком каркасе (например, стальной ленте, стержне), присоединенном к втулкам так, что центр тяжести сборки кумулятивные заряды - каркас - детонирующий шнур не совпадает с осью перфоратора.

2. Перфоратор по п.1, отличающийся тем, что оси кумулятивных зарядов перпендикулярны оси перфоратора, а их фазировка составляет 0-180°.

Источники информации:

1. Григорян Н.Г. и др., Прострелочные и взрывные работы в скважинах, М.: Недра, 1980.

2. Патент РФ №2270911 Корпусной скважинный кумулятивный перфоратор, опубл. 2006.02.27.

3. Патент РФ №2215127 Корпусный скважинный кумулятивный перфоратор, опубл. 2003.10.27.

4. Патент РФ №2280150 Способ транспортировки и ориентации кумулятивных зарядов, ориентируемый корпусной перфоратор, способ перфорирования и ориентируемая перфораторная система, опубл. 2006.07.20 Бюл. №20.

1. Модульный перфоратор с ориентируемыми кумулятивными зарядами для горизонтальных скважин, включающий корпус и кумулятивные заряды, связанные между собой детонационной цепью в виде детонирующего шнура, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде ряда герметичных секций-модулей, снабженных устройствами передачи и приема детонации, причем шашка-передатчик детонации и шашка-приемник детонации размещены во втулках внутри соосных перфоратору радиальных подшипников, установленных в переходнике и пробке, а кумулятивные заряды размещены на жестком каркасе (например, стальной ленте, стержне), присоединенном к втулкам так, что центр тяжести сборки кумулятивные заряды - каркас - детонирующий шнур не совпадает с осью перфоратора.

2. Перфоратор по п.1, отличающийся тем, что оси кумулятивных зарядов перпендикулярны оси перфоратора, а их фазировка составляет 0-180°.