ШАРНИРНЫЙ УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ПЕРФОРАТОРА

Шарнирный узел соединения перфоратора относится к горному делу и может быть использован в кумулятивных корпусных скважинных перфораторах для передачи детонации, при вскрытии продуктивных пластов.

Известен «Узел соединения и передачи детонации кумулятивного корпусного перфоратора» по патенту RU 2519091 от 07.08.2012, дата публикации заявки: 20.02.2014, опубликовано: 10.06.2014, МПК E21B 43/117, содержащий первую и вторую части, соединенные между собой разъемным шарнирным соединением, передаточный заряд, размещенный в первой части и соединенный через первый приемный заряд с детонирующим шнуром, второй приемный заряд, размещенный во второй части и соединенный со вторым детонирующим шнуром, при этом в первой части 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.

Такая конструкция замедляет скорость сборки перфоратора, поскольку для надежного соединения двух секций перфоратора конструкция предполагает предварительное горизонтальное расположение присоединяемой верхней секции относительно закрепленной на устье нижней секции, последующее введение фигурной головки в паз, расположенный под углом 90° относительно сферического ложемента, и перемещение нижней секции из горизонтального в рабочее вертикальное положение.

Известен «Кумулятивный скважинный перфоратор» по патенту RU 2120028 от 13.05.1996, опубликовано: 10.10.1998, МПК⁶ E21B 43/117, содержащий корпус в виде ряда секций с верхними и нижними герметичными крышками, кумулятивными зарядами, детонационными каналами, устройствами передачи детонации и переходники, соединяющие секции и выполненные из двух шарнирно соединенных звеньев, расположенных на верхних и нижних крышках, и с каналами, заполненными взрывчатым веществом, при этом верхнее звено выполнено в виде головки фигурной формы, содержащей демпфер, шейку, концентратор напряжения и несущий элемент, а нижнее - в виде сферического ложемента с отверстием для совмещения его с головкой и с сопряженным с отверстием пазом для поворота в нем одной секции относительно другой, при этом шейка выполнена разрушаемой при детонации устройства, а каналы переходников выполнены в виде продольных пазов, соосных с детонационными каналами и сообщающихся с устройствами передачи детонации своих секций; отверстие нижнего звена переходника выполнено диаметром, равным диаметру несущего элемента головки фигурной формы верхнего звена, а ширина сопряженного с этим отверстием паза выполнена меньше диаметра несущего элемента; концентратор напряжения головки фигурной формы верхнего звена расположен между демпфером и несущим элементом и выполнен в виде усеченного конуса, причем меньшее основание конуса направлено в сторону демпфера.

Наиболее близким по технической сути является «Кумулятивный скважинный перфоратор» по патенту RU 2081305 от 23.01.1992, опубликовано: 10.06.1997, МПК⁶ E21B 43/117, содержащий корпус, выполненный из отдельных модулей, имеющих кумулятивные заряды и детонационные каналы и соединенных между собой переходниками с устройствами передачи детонации, при этом каждый из переходников выполнен из двух шарнирно соединенных звеньев, изготовленных одно с цилиндром со сферической головкой, а другое со сферическим ложементом, расположенным внутри корпуса звена, причем в последнем выполнены сопряженные друг с другом паз и отверстия, а внутри каждого из звеньев выполнены продольные и соосные каналы, каждый из которых снабжен тонкостенной металлической перегородкой, заполнен взрывчатым составом и выполнен сообщающимся с устройством передачи детонации в своем модуле; отверстия в корпусе звена со сферическим ложементом выполнены диаметром, равным диаметру цилиндра сферической головки, а ширина паза, сопряженного с этими отверстиями, выполнена меньше диаметра цилиндра сферической головки.

Но все вышеописанные технические решения не позволяют располагать соединяемые между собой секции соосно, за счет расположения совмещенного с отверстием паза под углом 90 градусов к продольной оси узла, что ограничивает их максимальную длину, увеличивает время монтажа сборки на устье скважины за счет применения ручного физического труда.

Задачей предлагаемого технического решения является увеличение скорости сборки при уменьшении трудоемкости монтажа перфорационной системы на устье скважины, с сохранением надежности передачи детонации между секциями в скважинах с большой интенсивностью набора кривизны.

Задача решена за счет шарнирного узла соединения перфоратора, содержащего два звена, одно - в виде цилиндра со сферической головкой, а второе - со сферическим ложементом, расположенным внутри корпуса звена, при этом на сферической головке, первого звена шарнирного соединения выполнены две лыски, расположенные симметрично относительно продольной оси секции перфоратора; торец первого звена снабжен пружинным фиксатором; сферический ложемент выполнен в виде сферического поднутрения, с расположенным на торце второго звена, соосно с продольной осью секции перфоратора, овальным отверстием, снабженным пазом под пружинный фиксатор.

Выполнение на сферической головке двух лысок, расположенных симметрично относительно продольной оси секции перфоратора, снабжение торца первого звена пружинным фиксатором, выполнение сферического ложемента в виде сферического поднутрения, с расположенным на торце второго звена, соосно с продольной осью секции перфоратора, овальным отверстием, снабженным пазом под пружинный фиксатор, позволяет увеличить скорость сборки, при уменьшении трудоемкости монтажа перфорационной системы на устье скважины, за счет соединения секций, при их соосном расположении, и надежного фиксирования шарнирного соединения, путем поворота захваченной подъемником секции на 90 градусов вокруг своей оси, до попадания в паз и защелкивания пружинного фиксатора.

Шарнирный узел соединения перфоратора показан на чертеже, где на фиг.1 представлено в аксонометрии (перспективное) изображение узла в разъединенном виде, на фиг. 2 представлено в аксонометрии (перспективное) изображение узла в соединенном виде с частичным разрезом, на фиг.3 изображен шарнирный узел передачи детонации в сборе, на фиг.4 изображено сечение А-А.

На фиг. 1, 2, 3, 4 изображены первое звено 1 нижнее, второе звено 2 верхнее, сферическая головка 3, лыски 4, шейка 5, торец 8 нижнего звена, пружинный фиксатор 6, усиливающий детонационный заряд 7, детонирующий шнур 9, трубка 10, сферическое поднутрение 11, овальное отверстие 12. ограничивающий штифт 13, паз 14 под фиксатор, усиливающий детонационный заряд 15, детонирующий шнур 16, трубка 17, передаточный кумулятивный заряд 18, корпус 19, перемычка 20.

Шарнирный узел соединения перфоратора выполнен следующим образом.

Шарнирный узел состоит из первого звена 1 нижнего и второго звена 2 верхнего с продольными соосными каналами, с установленной взрывной цепью внутри.

Первое звено 1, располагаемое в ниже размещаемой над скважиной секции перфоратора, выполнено в виде цилиндра со сферической головкой 3, с утонченной шейкой 5.

Для соосного соединения двух частей шарнира и надежной фиксации соединяемых секций перфоратора на сферической головке 3 выполнены симметрично, относительно продольной оси секции перфоратора, две лыски 4. На торце 8 цилиндрической части первого звена 1 расположен подпружиненный фиксатор 6. В центральном канале первого звена 1 размещен усиливающий детонационный заряд 7, зафиксированный на конце детонирующего шнура 9, закрепленного трубкой 10.

Второе звено 2 выполнено в виде цилиндра, со сферическим поднутрением 11, совмещенным с расположенным на торце овальным отверстием 12.

С торца цилиндрической части второго звена 2 также расположены ограничивающий штифт 13 и паз 14 под фиксатор 6 первого звена 1. В центральном канале второго звена 2 расположен усиливающий детонационный заряд 15, зафиксированный на детонирующем шнуре 16, закрепленном трубкой 17, и передаточный кумулятивный заряд 18, корпус 19 которого обеспечивает оптимальное фокусное расстояние до перемычки 20 второго звена 2.

Шарнирный узел соединения перфоратора собирают следующим образом.

Сборку перфоратора с шарнирным узлом соединения и передачи детонации выполняют в следующей последовательности. Предварительно снаряженную секцию, с установленным в верхней части первым звеном 1 шарнирного узла со сферической головкой 3, закрепляют на устье скважины. Присоединяемую секцию, с установленным в нижней части вторым звеном 2 шарнирного узла со сферическим поднутрением 11, захватывают подъемником и располагают вертикально над секцией 1.

После совмещения осей, закрепленной на устье секции с первым звеном 1 шарнирного узла со сферической головкой 3 и присоединяемой секции со вторым звеном 2 шарнирного узла, со сферическим поднутрением 11, опускают присоединяемую секцию 2, до введения сферической головки 3, с параллельными продольной оси лысками 4 через совмещенное с расположенным на торце второго звена 2 овальное отверстие 12 в сферическое поднутрение 11 звена 2. Пружинный фиксатор 6 при этом сжимается.

Присоединяемую секцию поворачивают вокруг своей оси на 90°, до попадания пружинного фиксатора 6 в паз 14 второго звена 2. Аналогичным образом производится монтаж остальных секций перфоратора.

После спуска и позиционирования перфоратора на перфорируемом интервале осуществляется инициирование взрывной цепи, в результате чего детонационная волна от детонирующего шнура 14 передается на усиливающий детонационный заряд 15 и затем на передаточный кумулятивный заряд 18, который в свою очередь кумулятивной струей пробивает тонкие перемычки 20 верхнего и нижнего звеньев, передает детонацию на взрывную цепь, расположенную на втором звене 2, состоящую из усиливающего детонационного заряда 7, зафиксированного на конце детонирующего шнура 9.