Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах

Изобретение относится к прострелочно-взрывной аппаратуре, а именно к средствам инициирования взрывной цепи корпусных кумулятивных перфораторов, спускаемых в нефтяные и газовые скважины на насосно-компрессорных трубах (далее - НКТ).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для возбуждения детонации в скважинных перфораторах, спускаемых в скважину на насосно-компрессорных трубах, содержащее корпус и размещенные в нем ударный механизм и узел инициирования детонации, причем узел инициирования детонации гидравлически изолирован от скважины уплотнительными элементами, при этом ударный механизм выполнен в виде втулки с бойком, размещенным внутри последней и удерживаемый в ней при помощи фиксирующих элементов (см. патент РФ №2272895, МПК Е21В 43/1185, опубл. 27.03.2006).

Недостатком известного устройства для возбуждения детонации в скважинных перфораторах является то, что ударный механизм представлен в виде шарикового механизма, который имеет более сложное устройство, а именно корпус и втулку ударного механизма, при этом втулка ударного механизма закреплена от перемещения срезными штифтами, закрепленными от выпадения пружинным кольцом. Втулка ударного механизма внутренней частью фиксирует стальные шарики (фиксирующий узел), удерживающие боек от перемещения. Фиксирующий узел имеет более высокую трудоемкость при сборке на местах проведения работ, отличных от заводских.

Технической задачей настоящего изобретения является создание высоконадежного устройства для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении предложенной конструкции, является повышение надежности срабатывания при упрощении конструкции ударного механизма за счет снижения вероятности влияния человеческого фактора при сборке ударного механизма на надежность срабатывания головки.

Задача, положенная в основу настоящего изобретения, с достижением заявленного технического результата, решается тем, что в устройстве для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах, спускаемых в скважину на насосно-компрессорных трубах, содержащем корпус и размещенные в нем ударный механизм и узел инициирования детонации, причем узел инициирования детонации гидравлически изолирован от скважины уплотнительными элементами, при этом ударный механизм выполнен в виде втулки с бойком, размещенным внутри последней и удерживаемым в ней при помощи фиксатора, в корпусе закреплена воронка с подвижно установленным ударником, выполненным с возможностью контактирования с бойком ударного механизма, на одном конце которого установлен резиновый колпачок, на другом размещены уплотнительные кольца, причем фиксатор бойка выполнен в виде цилиндрического пояска.

Кроме того, толщина цилиндрического пояска на бойке составляет величину от 0,5 до 0,7 мм, а диаметр бойка составляет величину не более 6 мм.

Кроме того, ударник зафиксирован от выпадения из воронки установочным винтом.

Закрепление в корпусе воронки с подвижно установленным ударником, выполненным с возможностью контактирования с бойком ударного механизма, на одном конце которого установлен резиновый колпачок, обеспечивает с ростом наружного гидростатического давления усиление герметизирующих свойств ударного механизма (обжатие колпачка, наружным давлением). Выполнение фиксатора бойка в виде цилиндрического срезного пояска упрощает фиксацию ударника.

Из уровня техники не выявлены решения, которые имели бы признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого устройства для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах, поэтому последний отвечает условию патентоспособности "новизна", а возможность использования в производстве средств инициирования взрывной цепи корпусных кумулятивных перфораторов позволяет сделать вывод о его соответствии условию "промышленная применимость".

Предпочтительный вариант исполнения предлагаемого технического решения описывается далее на основе представленных чертежей,

где на фиг. 1 показан общий вид устройства для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах;

- на фиг. 2 изображен общий вид ударного механизма.

Устройство для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах состоит из корпуса 1, имеющего с одной стороны резьбовую часть для соединения с насосно-компрессорной трубой 2, а с другой - резьбовую часть для соединения с кумулятивным перфоратором 3. Корпус 1 имеет центральное сквозное отверстие и посадочное место в центральной части, размещающее в себе ударный механизм 4 с установленным узлом 5 инициирования детонации (ударным детонатором). Ударный механизм 4 состоит из корпуса 6 в виде втулки, бойка 7 и двойного контура уплотнения в виде колец 8 и резинового колпачка 9. Боек 7 представляет собой стальной стержень с цилиндрическим пояском 10. Поясок обеспечивает фиксацию ударника в безопасном положении относительно ударного детонатора 5 и предохраняет боек 7 от перемещения при внешнем давлении до 80 МПа. Толщина пояска 10 на бойке 7 составляет величину от 0,5 до 0,7 мм и обеспечивает гарантированное срабатывание головки от кинетической энергии, сбрасываемой в полость НКТ инициирующей штанги с расстояния трех метров, при этом поясок 10 гарантированно фиксирует положение бойка при воздействии внешнего гидростатического давления до 80 МПа. Данный факт установлен заводскими испытаниями. Ударный механизм зафиксирован от перемещения вкрученной в корпус воронкой 11 с конической заходной частью, сопряженной с центральным отверстием, размещающим в себе ударник 12, зафиксированный от выпадения из воронки 11 установочным винтом 13. В нижней части воронки 11 имеются сквозные отверстия 14, обеспечивающие гидростатическое равновесие полости головки перед ударным механизмом, что предотвращает образование пробки из шлама скважинной среды и исключает срабатывание головки вне требуемого интервала перфорации. В верхней части воронки выполнены поверхности под ключ.

Устройство для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах работает следующим образом.

В верхнюю часть закрепленной на устье скважины сборки кумулятивного перфоратора вкручивается взрывная головка с установленным детонатором. В верхнюю часть головки вкручивается труба НКТ и постепенно сборка труб НКТ наращивается и кумулятивный перфоратор с установленной головкой спускается в скважину, позиционируясь на требуемом интервале перфорации. После выхода на планируемый интервал перфорации в полость НКТ сбрасывается инициирующая штанга. Инициирующая штанга при попадании в головку передает кинетическую энергию на ударник 12, который в свою очередь передает энергию на торцевую часть бойка. Под действием возникающего усилия поясок 10 на бойке 7 срезается, тем самым снимая фиксацию с бойка 7. Боек бьет по ударному детонатору, который срабатывая, передает взрывной импульс на сборку кумулятивного перфоратора 3 и задействует взрывную цепь.

Работоспособность конструкции устройства для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах подтверждена на заводских испытаниях.

Конструкция устройства для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах проста в изготовлении, не требует разработки нового оборудования и переоснащения существующих производств, а используемые средства широко применяются в нефтегазодобывающей промышленности, что подтверждает возможность практической реализации и достижения технического результата.