Устройство для перфорации буровых скважин

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) ф Е 21 В 43/116

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

H IlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3315599/22-03 (22) 06.08.81 (31) 80. 17723, 81. 02547 (32) 12. 08 ° 80; 10. 02. 81 (33) FR (46) 30. 11.85. Бюл. Ф 44 (71) Шлюмбергер Оверсиз С.А. (РА) (72) Ален Поттиер, Пьер Шеснель и Бернар Шэнтро (FR) (53) 622. 243. 14 (088. 8) (56) Патент США В 3106611, кл. 102-20, опублик. 1963.

Вицени Е.M. Кумулятивные перфораторы, применяемые в нефтяных и газовых скважинах. М.: Недра, 1971, с. 91. (54) (57) 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 взрывчатого заряда, установленного

ÄÄSUÄÄ 1195915 А перпендикулярно соответствующей плоской грани, средства детонации, управляемые электрически и соединенные с зарядами для их поджига, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения повышенной 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 взрывчатые заряды установлены на каждой плоской грани в радиально противоположных направлениях.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности испольэования его в скважинах различного диаметра, оно снабжено установленными в отверстиях плоских граней съемными вставками под хвостовики взрывчатых зарядов.

Приоритет по пунктам:

12 .08.80 по п. 1

10.02.81 по п. 2.

1195915

55

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

Целью изобретения является получение повышенной плотности перфорации и обеспечение возможности использования устройства в скважинах разь личного диаметра.

На фиг. 1 изЬЦ ажено устройство для перфорации "5 1 овых 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—

15 корпус для взрывчатых зарядов, вид в изометрии, на фиг. 6 — взрывчатый заряц, продольный разрез, на фиг.7 вид Б на фиг. 6 (взрывчатый заряд в оболочке), на фиг. 8 — съемная

20 вставка под хвостовики взрывчатых зарядов, разрез; на фиг. 9 — разрез

В-В на фиг. 8; на фиг. 10 — корпус заряда и хвостовик после срабатыва25 ния устройства, поперечный разрез.

Устройство 1 для перфорации (фиг. 1), подвешенное на тросе 2, находится внутри скважины 3 с колонной обсадных труб 4, проходящей через формацич 5. С целью эксплуатации какой-либо зоны, содержащей углеводороды, необходимо подготовить указанную зону для создания гравийной набивки и пробить большое число отверстий большого диаметра в этой 35 зоне. Устройство для перфорации крепится в обычной концевой кабельной муфте 6 посредством устройства

7 для обнаружения стыков труб, позволяющего точно определить глубину. 40

Устройство 1 для перфорации состоит из верхней головки 8, переходника

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, позволяю- 50 щую 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 про- ъ водом 16. Головка 8 крепится при помощи, например, болтов 17 к переходнику 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 колонны обсадных труб 4 и подавало хороший сигнал. Пластина 19 связана с корпусом 11 посредством соединительного узла 10.

Узел 10, представленный более 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 закругленными крыльями, к которому приварен лонжерон 24 квадратного сечения таким образом, что после соединения двух полураковин обеспечивается воэможность ограниченного углового перемещения головки 8 относительно корпуса 11. На каждой полураковине имеется также поперечный выступ 25, на котором могут крепиться детонирующий шнур или подрывное реле и электрические провода.

Корпус 11 (фиг. 4 и.5) образован рядом секций, плоские грани которых смещены относительно его продоль0 ной 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 размещения в них задней части взрывчатых зарядов 12. В каждом отверстии (например, 26) предусмотрены две поперечные лыски 28 и 29 и две наклонные лыски 30 и 31, препятствующие повороту соответствующего заряда вокруг своей оси. Расстояние d между центрами двух крепежных отверстий

26 и 27 одной секции намного меньше максимального диаметра взрывчатого заряда, измеренного перпендикулярно оси заряда, что обеспечивает большую плотность расположения зарядов.

Взрывчатые заряды устанавливаются в радиально противоположных направлениях по обе стороны секции. Предпочтительно, чтобы расстояние между отверстиями 26 и 27 было минимальным, но следует оставить между ними по119591 лоску металла, достаточную для обеспечения надежного крепления зарядов.

В варианте конструкции устройства 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 вышеприведенном примере), расплющенной в двух радиальных направлениях, в результате чего образуются секции с плоскими гранями. С этой целью трубу укладьг вают под пресс для расплющивания одной секции с усилием порядка 100 т, потом продвигают трубу вперед на длину одной секции, поворачивая ее о при этом на 90 вокруг своей. оси, и расплющивают другую секцию. После этого пробивают отверстия при-помощи пуансона.

Перед установкой взрывчатых зарядов в крепежные отверстия корпуса

11 укладывают (фиг. 2) первый детонирующий шнур 32 в прорези 33 первой серии взрывчатых зарядов, в которую входят верхние заряды каждой секции, и второй детонирующий шнур

34 в прорези.33 второй серии заря дов, 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 дето- наторе 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 взрывчатые заряды 12 подрываются путем подачи электрического тока соответствующей мощности между выклюг чателем 15 и массой через трос 2.

Предпочтительнее, чтобы:подрыв осуществлялся снизу вверх. При другом направлении подрыва частичная осечка устройства может пр .вести к нагромождению осколков на нижние, не сработавшие заряды, в ре5

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

Для пробивания отверстий на большой длине 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 подрывное 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 узел 41. 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 крышку 44, герметично укрепленную на корпусе. Корпус заряда 47 изготавливается из металла с тем, чтобы прочно крепиться на корпусе.11.

Крышка 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 проS ll 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 цилиндра под действием пуансона, перемещаемого с необходимым усилием в направлении оси корпуса. В результате этого получают корпус, обладающий анизотропной механической прочностью, т.е. прочностью, более высокой в

1 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 получень1 с неломкими сталями типа ХС 32 F ХС 18 F 20 NB5 Соответствующая термообработка может улучшить качества выбранной стали.

Устройство для перфорации, представленное на фиг. 2, приспособлено для определенной серии обсадных 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 взрывчатые заряды крепятся на нем при помощи съемных вставок с тем,.чтобы уменьшить расстояние между стенкой колон

95915 б ны обсадных труб и передней поверхностью зарядов. Такая съемная встав-, ка 56, представленная на фиг. 8 и

9, состоит из кольцевой части 57, усиленной по толщине, в которую вставляется хвостовик 51 оболочки заряда, поперечное сечение съемной вставки идентично сечению крепежных отверстий 26 и 27 на корпусе 22.

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

60 для шпильки 6 1, крепящей съемную вставку 56 на корпусе 11.

Внутри кольцевой части 57 имеется поперечина 62, входящая в прорезь 54 дпя детонирующегб 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 уменьшает объем жидкости внутри съемной вставки.

Без поперечины в съемной ставке на30 ходилось бы значительное количество жидкости, которая заполнила бы прорезь для детонирующего шнура.

Эта жидкость передала бы детонацию от взрыва 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

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

1

m .,г

24

/О

Фаз. 3

11959!5

Вод б

Фиг. 7

Фиг.6

В-В

Е2 Х6

4Риг. 10

Составитель В.Борискина

Редактор М.Бандура Техред С.Мигунова Корректор И.Муска

Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,.Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8120

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4