МОДУЛЬ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

Область техники

[0001] Настоящее изобретение в целом относится в устройствам и способам для инициирования удара в скважинном перфораторном блоке.

Уровень техники

[0002] Углеводороды, такие как горючие ископаемые (например, нефть) и природный газ, добываются из подземных скважин, проходящих глубоко вниз от поверхности земли, с использованием сложного оборудования и взрывных устройств. Когда скважина образована путем размещения в ней обсадных труб после бурения, скважинный перфораторный блок, или цепочку, или гирлянду из множества скважинных перфораторных блоков опускают внутрь скважины и размещают вблизи одного или более залежей углеводородов в подземных формациях. На фиг. 1 изображен типовой скважинный перфораторный блок 40 (показан здесь в виде скважинного перфоратора на ГКТ (газо-компрессорных трубах), поставляемого на рынок компанией DYNAenergetics GmbH & Co. KG), в котором взрывные/перфорирующие заряды 46, обычно кумулятивные, полые или остроконечные, могут быть приведены в действие для создания отверстий в обсадной колонне и взрывной проходки формации с тем, чтобы углеводороды могли протекать через обсадную колонну. Как показано на фиг. 1, скважинный перфораторный блок 40 содержит внешний цилиндр или носитель или корпус 48, внутри которого соединены различные компоненты («соединены» означает привинчены, состыкованы, зафиксированы защелками или смонтированы иным образом). На одном конце скважинного перфораторного блока 40 на фиг. 1 расположена стреляющая головка 41, содержащая внутри себя поршень 42 и ударный инициатор 10. Стреляющая головка 41 соединена с верхним переводником 45, который содержит внутри себя ретранслятор 43 детонации и детонирующий шнур 44. Верхний переводник 45 соединен с перфораторным корпусом 48, который содержит внутри себя внутреннюю зарядную трубу, полосу или несущее устройство 47, которое, в свою очередь, содержит внутри себя один или более зарядов 46. Детонирующий шнур 44 образует соединение с каждым из заряда(ов) 46. Между стреляющей головкой 41 и двойным переводником могут быть размещены один или более переводников задержки по времени.

[0003] После того, как скважинный перфоратор(ы) размещен надлежащим образом, поршень 42 разгоняется гидравлическим давлением или механическим ударом, которое, в свою очередь, приводит в действие ударный инициатор 10, который приводит в действие ретранслятор 43 детонации для приведения в действие детонирующего шнура 44, который вызывает детонацию кумулятивных зарядов 46 для прострела/перфорации обсадной колонны, благодаря чему обеспечивается возможность протекания текучих сред формации через выполненные таким образом отверстия и втекания в обсадную колонну.

[0004] В другом известном из уровня техники блоке, показанном на фиг. 2, стреляющая головка 41, которая предпочтительно используется между скважинными перфораторными блоками и соединена с помощью детонирующего шнура и ретранслятора детонации (как показано, например, на фиг. 1), содержит внутри себя центровочный вкладыш 4, с одним концом которого соединен корпус 3 ударника 2. Корпус 3 содержит внутри себя ударник 2 и соединен с держателем 6 запала, который, в свою очередь, содержит внутри себя запал или энергетический материал 5. В этом блоке приведение в действие ретранслятора детонации (не показан на фиг. 2) используется для разгона ударника 2, в свою очередь приводящего в действие запал 5, который приведет в действие детонирующий шнур, вызывающий детонацию кумулятивных зарядов в соседнем скважинном перфораторе, или приведет в действие элемент задержки по времени, который активирует один скважинный перфораторный блок в гирлянде соединенных друг с другом скважинных перфораторов.

[0005] Непрерывно ведется поиск улучшений уровня техники в области ударных инициаторов, особенно тех, которые используются между первым скважинным перфораторным блоком и соседним скважинным перфораторным блоком (или множеством блоков). В частности, в блоках согласно настоящему изобретению усовершенствовано инициирование удара, благодаря чему обеспечена повышенная надежность при одновременном снижении сложности системы, а также обеспечено снижение затрат на изготовление и сборку скважинных перфораторных блоков.

Раскрытие изобретения

[0006] В варианте настоящего изобретения обеспечен деформируемый элемент, выполненный для использования в модуле баллистической передачи по п. 18.

[0007] Еще в одном варианте настоящего изобретения обеспечен модуль баллистической передачи, содержащий деформируемый элемент, держатель ретранслятора детонации, ретранслятор детонации и детонирующий шнур по п. 1.

[0008] Еще в одном варианте настоящего изобретения обеспечен способ приведения в действие по меньшей мере одного ударного инициатора скважинного перфораторного блока с использованием модуля баллистической передачи и за счет деформирования деформируемого элемента по независимому пункту формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

[0009] Более подробное раскрытие настоящего изобретения, кратко раскрытого выше, будет дано со ссылками на конкретные варианты, которые проиллюстрированы сопроводительными чертежами. Следует понимать, что эти чертежи изображают только типовые варианты осуществления настоящего изобретения и, следовательно, не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения; иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны и пояснены более конкретно и подробно с использованием сопроводительных чертежей, из которых:

[0010] Фиг. 1 показывает вид сбоку в сечении скважинного перфораторного блока согласно известному уровню техники.

[0011] Фиг. 2 показывает вид сбоку в сечении стреляющей головки согласно известному уровню техники.

[0012] Фиг. 3 показывает вид сбоку в сечении модуля баллистической передачи и блока согласно одному из аспектов настоящего изобретения.

[0013] Фиг. 4 показывает вид сбоку в сечении деформируемого элемента, используемого в модуле баллистической передачи на фиг. 3, согласно одному из аспектов настоящего изобретения.

[0014] Фиг. 5 показывает перспективный вид модуля баллистической передачи и блока согласно одному из аспектов настоящего изобретения.

[0015] Различные отличительные особенности, аспекты и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения станут более понятны из последующего подробного описания, в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых одинаковые цифры соответствуют одинаковым компонентам по всем чертежам и тексту. Различные раскрытые отличительные особенности не обязательно вычерчены в масштабе они предназначены лишь для подчеркивания конкретных отличительных особенностей, характерных для вариантов осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

[0016] Ниже будут приводиться подробные ссылки на варианты осуществления настоящего изобретения. Каждый пример приведен лишь для пояснения настоящего изобретения, не предназначен для ограничения изобретения и не дает исчерпывающего определения всех возможных вариантов.

[0017] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения обеспечен модуль баллистической передачи, который выполнен с возможностью использования в качестве части скважинного перфораторного блока или гирлянды блоков. Модуль баллистической передачи содержит, в качестве части блока, деформируемый элемент, как будет более подробно раскрыто ниже. Настоящее изобретения также включает в себя способ использования модуля баллистической передачи для приведения в действие ударных инициаторов в скважинном перфораторном блоке, предпочтительно между первым скважинным перфораторным блоком и соседним с ним скважинным перфораторным блоком.

[0018] На фиг. 4 изображен деформируемый элемент 20 согласно аспекту настоящего изобретения. Деформируемый элемент 20 выполнен с возможностью размещения в состоянии стыкового контакта с ударным инициатором 10 (см. фиг. 3 и 5) таким образом, что в случае деформации деформируемого элемента 20 он приводит в действие ударный инициатор 10, как будет более подробно раскрыто ниже. Таким образом, деформация деформируемого элемента 20 заменяет собой перемещение ударника 2, известного из уровня техники, как было раскрыто выше. Деформируемый элемент 20 содержит корпус 21, а корпус 21 имеет внутреннюю поверхность 27 и внешнюю поверхность 29. Корпус 21 согласно аспекту настоящего изобретения может быть выполнен в форме монолитного (не показано) цилиндра (хотя возможны и другие формы, например блочная форма - не показано) с толщиной Т приблизительно от 1 мм до 3 мм. В одном из вариантов корпус 21 выполнен из любого материала, способного деформироваться (изменять свою форму) без разрушения, предпочтительно из любого металлического материала, композитного материала или комбинации этих материалов.

[0019] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения корпус 21 может содержать выемку 26, что делает корпус 21 частично монолитным. Выемка 26 расположена внутри корпуса 21; в предпочтительном варианте выемка 26 окружена стенками, образующими цилиндрическое отверстие, и расположена в центре вдоль оси А, предпочтительно центральной оси, при глубине D от примерно 0,4 мм до примерно 0,6 мм относительно внутренней поверхности 27 корпуса 21. В одном из вариантов осуществления глубина GD выемки 26 составляет от 0,4 мм до примерно 0,6 мм и имеет радиус R от примерно 3 мм до примерно 7 мм.

[0020] В одном из вариантов от корпуса 21 деформируемого элемента 20 выступает фланец, кольцо, втулка или стенка 22, и удерживающий элемент 23 выступает или зависит от кольца 22. Как показано здесь, кольцо 22 окружает отверстие 24, открытое на одном конце через отверстие 28 и закрытое на другом конце, образующем основание отверстия 24. Как показано на чертеже, основание отверстия 24 образовано внутренней поверхностью 27 корпуса 21.

[0021] В одном из вариантов обеспечен удерживающий элемент 23, выполненный с возможностью приема и удержания («удержание» означает заключение внутри определенных границ, ограничение или блокировку перемещения или сохранение в определенной позиции) по меньшей мере части головки 31 держателя 30 ретранслятора детонации (см. фиг. 3) по меньшей мере в полузакрепленном положении, как будет более подробно раскрыто ниже. Держатель 30 ретранслятора детонации прикреплен к зарядной трубе 47 предыдущего скважинного перфораторного блока 40 (не показан).

[0022] Согласно одному из аспектов настоящего изобретения обеспечена крышка 25 выемки, которая может быть выполнена в качестве ускоряющего элемента или диска, закрывает выемку 26. В одном из вариантов крышка 25 образует стенку выемки 26. В варианте на фиг. 4 крышка 25 выполнена в качестве компонента, объединенного с корпусом 21. Термин «объединенный» означает, что корпус 21 выполнен как единое целое путем соединения вместе всех его частей, возможно за исключением выемки 26. Согласно замыслу изобретения крышка 25 выемки может быть выполнена как часть корпуса или она может быть выполнена в виде комплементарной по размерам (чтобы закрыть выемку 26) съемной части, которая посажена или иным образом размещена над выемкой 26 таким образом, чтобы крышка 25 выемки располагалась в канавке, выполненной в корпусе 21, таким образом, что поверхность крышки 25, обращенная к отверстию 24, расположена заподлицо или без шва с внутренней поверхностью 27 деформируемого элемента 20 (см., например, фиг. 3). В одном из вариантов крышка 25 выемки выполнена из иного материала, чем корпус 21 деформируемого элемента 20.

[0023] Далее со ссылками на фиг. 3 и 5 будет раскрыта стреляющая головка 41, используемая как часть скважинного перфораторного блока 40 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Внутри стреляющей головки 41, предпочтительно в ее центре, расположен ударный инициатор 10. Такие ударные инициаторы имеются в продаже на рынке, включая те, которые поставляются на рынок компанией DYNAenergetics GmbH & Co., KG под торговой маркой DYNAWELL®. Один конец ударного инициатора 10 изображен в стыковом контакте с деформируемым элементом 20. Как показано в данном варианте, деформируемый элемент 20 содержит съемную крышку 25, закрывающую выемку 26.

[0024] Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения держатель 30 ретранслятора детонации выполнен в состоянии стыкового контакта с внутренней поверхностью 27 деформируемого элемента 20. Держатель 30 ретранслятора детонации содержит корпусной элемент 33 и головку 31, выступающую от одного конца корпусного элемента 33. Корпусной элемент 33 содержит канал 34, внутри которого расположен детонирующий шнур 44, соединенный с ретранслятором 43 детонации. Как показано здесь, держатель 30 ретранслятора детонации может содержать срезанные части, что снижает расход материалов (и, следовательно, затраты на изготовление) и также обеспечивает пространство для расширения посредством ретранслятора 43 детонации и детонирующего шнура 44 после приведения в действие (как будет более подробно раскрыто ниже).

[0025] В одном из вариантов деформируемый элемент 20 выполнен с возможностью монтажа в контакте по меньшей мере с частью головки 31 держателя 30 ретранслятора детонации.

[0026] Стреляющая головка 41 в одном из вариантов содержит канал 11, имеющий первую стенку 12, проходящий в продольном направлении стреляющей головки 41 и имеющий различные диаметры. Первая стенка 12 открыта в первое отверстие 16 для размещения держателя 30 ретранслятора детонации и заканчивается уступом 14 для размещения и упирания по меньшей части головки 31. В одном из вариантов первая стенка 12 выполнена по размерам и форме с возможностью размещения по меньшей мере головки 31 держателя 30 ретранслятора детонации таким образом, что когда держатель 30 ретранслятора детонации размещен внутри канала 11, часть головки 31 упирается в уступ 14, в то время как другая часть головки 31 выходит за пределы уступа в область канала, образованную второй стенкой 13. Вторая стенка 13 заканчивается уступом 14 на одном конце и вторым отверстием 15 на другом конце.

[0027] В одном из вариантов внешняя поверхность 29 деформируемого элемента 20 выполнена с возможностью стыковки с ударным инициатором 10, а внутренняя поверхность 27 деформируемого элемента 20 выполнена с возможностью стыковки с держателем 30 ретранслятора детонации. В одном из вариантов (не показан) головка 31 держателя 30 ретранслятора детонации просто упирается в корпус 21 деформируемого элемента 20 и удерживается на своем месте с помощью удерживающих средств, включая, но не ограничиваясь такими как клей, фиксаторы и т.п. В любом случае компоненты расположены так, что ретранслятор 43 детонации упирается в деформируемый элемент 20.

[0028] В одном из вариантов от головки 31 корпусного элемента 33 выступает позиционирующий элемент 32, выполненный с возможностью введения в отверстие кольца через отверстие 28 и фиксируемый с возможностью по меньшей мере частичной посадки внутри отверстия 24 кольца деформируемого элемента 20. Таким образом, удерживающий элемент 23 деформируемого элемента 20 обеспечивает удерживание позиционирующего элемента 32 на своем месте. В одном из вариантов позиционирующий элемент 32 удерживается по меньшей мере в полузакрепленном положении; это означает, что позиционирующий элемент 32 по меньшей мере частично зафиксирован, установлен или иным образом лишен подвижности, находясь в контакте с деформирующим элементом 20. В предпочтительном варианте удерживающий элемент 23 выполнен в виде кольцевого выступа, выступающего от фланца 22. Этот кольцевой выступ выполнен комплементарным по размеру и форме с целью размещения по меньшей мере части (предпочтительно - выступающей части) позиционирующего элемента 32 и действует таким образом, чтобы фиксировать позиционирующий элемент 32 на своем месте или по меньшей мере удерживать позиционирующий элемент 32 в полузакрепленном положении.

[0029] Как было раскрыто выше, модуль 50 баллистической передачи согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере следующие компоненты: деформируемый элемент 20, держатель 30 ретранслятора детонации, ретранслятор 43 детонации и детонирующий шнур 44. Каждый из этих компонентов может быть смонтирован в любом из раскрытых здесь вариантов.

[0030] В настоящем изобретении обеспечен также способ приведения в действие одного или более ударных инициаторов скважинного перфораторного блока 40 путем сборки модуля 50 баллистической передачи, как было раскрыто выше, с использованием деформируемого элемента 20 вместо ударника 2.

[0031] Таким образом, по меньшей мере часть скважинного перфораторного блока 40 собрана в качестве модуля 50 баллистической передачи, содержащего деформируемый элемент 20, держатель 30 ретранслятора детонации, ретранслятор 43 детонации и детонирующий шнур 44 в различных вариантах, подробно раскрытых выше.

[0032] При использовании приводится в действие детонирующий шнур 44, который, в свою очередь, активирует ретранслятор 43 детонации, что приводит к взрыву ретранслятора 43 детонации. Взрыв ретранслятора детонации вызывает деформацию деформируемого элемента 20, и это, в свою очередь, приводит в действие ударный инициатор 10, который приводит в действие скважинный перфораторный блок 40. В одном из вариантов обеспечен механизм задержки по времени (не показан), размещенный между модулем 50 баллистической передачи и скважинным перфораторным блоком 40 для инициирования задержки по времени.

[0033] Показанные компоненты и способы не ограничены раскрытыми здесь конкретными вариантами; наоборот, отличительные особенности, показанные или раскрытые в качестве части одного варианта, могут использоваться в сочетании с другими вариантами для получения новых модификаций или вариантов. Предполагается, что настоящее изобретение включает в себя такие модификации и изменения. Кроме того, шаги, раскрытые в способе, могут осуществляться независимо и отдельно от других шагов, раскрытых здесь.

[0034] Хотя настоящее изобретение была раскрыто со ссылками на предпочтительный вариант, специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть внесены различные изменения, и многие элементы могут быть заменены на их эквиваленты без выхода за рамки объема изобретения. В дополнение, различные модификации могут быть осуществлены с целью адаптации конкретной ситуации или материала к идеям, содержащимся в настоящем изобретении, без выхода за рамки основного объема изобретения.

[0035] В настоящем раскрытии и приложенной формуле изобретения содержатся ссылки на ряд терминов, имеющих следующие значения. Английские формы единственного числа «а», «an» и «the» относятся к множественному числу объектов, если в контексте однозначно не оговорено иное. Кроме того, ссылки на «один из вариантов» осуществления изобретения не должны интерпретироваться как исключающие наличие дополнительных вариантов, которые также включают в себя названные отличительные свойства. Такие термины как «первый», «второй», «выше», «ниже» и т.п., используются для отличения одного элемента от другого и, если конкретно не оговорено иное, не означают ссылки на конкретный порядок расположения или конкретные номера элементов.

[0036] Используемые здесь термины «может» и «возможно» показывают возможность наступления события при наличии ряда обстоятельств; или обладание конкретным свойством, характеристикой или функцией; и/или определяют другой глагол путем указания одного или более понятий из группы: способность, возможность, вероятность, связанных с этим глаголом. Соответственно, использование понятий «может» и «возможно» показывает, что измененный термин очевидным образом соответствует, может применяться или пригоден для обозначенной способности, функции или применения, с учетом того что в некоторых обстоятельствах измененный термин может иногда быть несоответствующим, неприменимым или непригодным. Например, в некоторых обстоятельствах данное событие или свойство может ожидаться, а в других обстоятельствах данное событие или свойство невозможно; это различие описывается терминами «может» или «возможно».

[0037] При использовании в формуле изобретения термин «содержит» и его грамматические варианты логически также подразумеваются и включают фразы для изменения или различения степени, в том числе такие, как «состоит по существу из» или «состоит из».

[0038] Достижения в науке и технологиях могут сделать возможными эквиваленты и замены, которые сейчас не рассматриваются из-за неточности языка; эти изменения должны быть охвачены формулой изобретения. Настоящее письменное раскрытие использует примеры для раскрытия устройства и способа, включая наилучший режим, а также обеспечивает возможность для любого, кто имеет обычную квалификацию в данной области техники, реализовать на практике эти устройство и способ, включая изготовление и использование любых устройств или систем и осуществление любых включенных способов. Патентуемый объем изобретения определен формулой изобретения и может содержать другие примеры, которые будут понятны специалистам с обычной квалификацией в данной области техники. Эти другие примеры должны находиться в рамках объема, определяемого формулой изобретения, если они имеют структурные элементы, которые не отличаются от литерального языка формулы изобретения, или если они включают в себя эквивалентные структурные элементы с несущественными отличиями от литеральных языков формулы изобретения.