Результат интеллектуальной деятельности: МОДУЛЬНЫЙ ПЕРФОРАТОР

Изобретение относится к кумулятивным корпусным перфораторам и предназначено для осуществления перфорирования стенок скважин.

Известны аналогичные решения, содержащие отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями, каждый из модулей имеет кумулятивные заряды и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый приемный заряд с детонирующим шнуром, во второй части узла соединения установлен второй приемный заряд, соединенный со вторым детонирующим шнуром (см., например, описание изобретения к патенту RU 2081305, МПК⁶ E21B 43/117, дата публикации 10.06.1997 г.; описание изобретения к заявке RU 9610935, МПК⁶ E21B 43/116, дата публикации 20.07.1998 г.).

Недостатком известных аналогов является недостаточно высокая надежность срабатывания.

Ближайшим аналогом является кумулятивный скважинный перфоратор, содержащий отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями, каждый из модулей имеет кумулятивные заряды и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый приемный заряд с детонирующим шнуром, во второй части узла соединения установлен второй приемный заряд, соединенный со вторым детонирующим шнуром (см., например, описание изобретения к патенту RU 2120028, МПК⁶ E21B 43/117, дата публикации 10.10.1998 г.).

Недостатком ближайшего аналога является недостаточно высокая надежность срабатывания

Техническим результатом заявленного решения является повышение надежности срабатывания.

Сущность технического решения выражается в том, что оно содержит отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями, каждый из модулей имеет кумулятивные заряды и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый приемный заряд с детонирующим шнуром, во второй части узла соединения установлен второй приемный заряд, соединенный со вторым детонирующим шнуром, и отличается от ближайшего аналога тем, что в первой части узла соединения выполнено глухое отверстие с резьбой на части отверстия, в котором размещена амортизирующая втулка, внутри амортизирующей втулки размещен передаточный кумулятивный заряд, при этом амортизирующая втулка и передаточный заряд закреплены внутри отверстия посредством втулки, соединенной резьбовым соединением с первой частью.

Сущность технического решения поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 - вид в продольном сечении;

на фиг.2 - вид в продольном сечении первой части;

на фиг.3 - вид в продольном сечении разъемного шарнирного соединения,

на фиг.4 - вид в продольном сечении размещения перфоратора в части скважины.

Модульный перфоратор содержит отдельные модули 18, соединенные между собой узлами соединения 16 модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями 18. Каждый из модулей 18 имеет кумулятивные заряды и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой.

Каждый узел соединения 16 модулей 18 модульного перфоратора содержит первую часть 5 и вторую часть 6, соединенные между собой разъемным шарнирным соединением (фиг.1, 2, 3). Передаточный кумулятивный заряд 1 размещен в первой части 5 и соединен через первый приемный заряд 2 с детонирующим шнуром 7. Второй приемный заряд 3 размещен во второй части 6 и соединен со вторым детонирующим шнуром 8. В первой части 5 выполнено глухое отверстие с резьбой на части отверстия, в котором размещена амортизирующая втулка 15. Внутри амортизирующей втулки 15 размещен передаточный кумулятивный заряд 1. Амортизирующая втулка 15 и передаточный кумулятивный заряд 1 закреплены внутри глухого отверстия первой части 5 посредством втулки 9, соединенной резьбовым соединением с первой частью 5 (фиг.1). Амортизирующая втулка 15 компенсирует часть нагрузки от взрыва передаточного кумулятивного заряда 1 и передачу нагрузки на стенки первой части 5. Первый приемный заряд 2 и детонирующий шнур 7 могут быть закреплены во втулке 9 посредством дополнительной втулки 11 из эластичного материала (фиг.2). Первая часть 5 и вторая часть 6 имеют на своих внешних поверхностях канавки для уплотнительных элементов и резьбовые участки для обеспечения резьбового соединения с корпусом соответствующего модуля 18 модульного перфоратора. В первой части 5 могут быть расположены глухие отверстия для инструмента, посредством которого первую часть 5 соединяют вращением по резьбе с корпусом соответствующего модуля 18 модульного перфоратора (фиг.1, 2). Во второй части 6 на внешней стороне могут быть выполнены фаски для взаимодействия с инструментом типа гаечного ключа при осуществлении соединения второй части 6 вращением по резьбе с корпусом соответствующего модуля 18 модульного перфоратора (фиг.1). Амортизирующая втулка 15 может быть выполнена из резины. Первая часть 5 и вторая часть 6 обладает высокой герметичностью и защитой внутренних частей от попадания влаги и частиц грунта.

Разъемное шарнирное соединение первой части 5 и второй части 6 обеспечивает не только соединение и разъединение соседних модулей 18 модульного перфоратора, но и поворот модулей 18 модульного перфоратора на угол φ между продольными осями модулей 18 при помещении модульного перфоратора в скважине с криволинейными участками (фиг.3, 4). Причем наибольший угол φ между продольными осями первой части 5 и второй части 6 определяется положением кумулятивного корпусного перфоратора условным диаметром 50 мм в обсадной колонне диаметром 168 мм. Экспериментально подтверждено срабатывание передаточного кумулятивного заряда 1 и приемного заряда 3 при наибольшем угле φ.

Передаточный кумулятивный заряд 1 посредством кумулятивной струи гарантированно пробивает стальную преграду толщиной 45 мм и менее.

В разработанных конструкциях максимальная толщина пробиваемых стальных перегородок составляет не более 10,5 мм, тем самым гарантировано обеспечивается передача детонации от передаточного кумулятивного заряда 1 к приемному заряду 3.

Сохранность узла соединения и передачи детонации кумулятивного корпусного перфоратора обеспечивается конструкцией и прочностью материала первой часть 5 и второй части 6.

Результаты проведенных испытаний узла соединения и передачи детонации кумулятивного корпусного перфоратора с заполнением воздушного зазора между первой часть 5 и второй частью 6 стружкой и грунтом получены положительные и подтверждают повышение надежности срабатывания.

При использовании первой части 5 в качестве верхнего крайнего элемента первого верхнего модуля 18 модульного перфоратора, спускаемого на электрическом кабеле, передаточный кумулятивный заряд 1 соединен с электродетонатором 4, при этом провод 14 после электродетонатора 4 присоединен своим концом винтовым соединением 13 к втулке 12 (фиг.2). На электродетонаторе 4 может быть расположена центрирующая втулка 10 (фиг.2). Такая первая часть 5 узла 16 может быть установлена в самый верхний инициирующий модуль 17, используемый при спуске модульного перфоратора на электрическом кабеле, или на гибкой насосно-компрессорной трубе (ГНКТ) или на насосно-компрессорной трубе (НКТ).

После установки и снаряжения передаточными и приемными зарядами первой части 5 и второй части 6 на соседние модули 18 модульного перфоратора осуществляют соединение модулей 18 посредством разъемного шарнирного соединения узла соединения 16 путем предварительного расположения под углом порядка 90°, введения конца второй части 6 вовнутрь первой части 5 и поворота до совпадения продольных осей модулей 18. Соединение соседних модулей 18 модульного перфоратора может быть осуществлено перед опусканием в скважину.

После достижения опускаемым в скважину модульным перфоратором требуемого места его расположения инициируют детонационную волну, которая распространяется вдоль перфоратора по детонационным шнурам 7, 8 с преодолением первой части 5 и второй части 6 при срабатывании передаточных кумулятивных зарядов 1 и приемных зарядов 2, 3 с разрушением тонких элементов первой части 5 и второй части 6 узла соединения 16, обращенных друг к другу.