КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области геофизики, в частности к прострелочно-взрывным работам в скважинах.

Существует множество конструкций кумулятивных зарядов (КЗ) (см. Прострелочно-взрывная аппаратура: Справочник, М.: Недра, 1990), выполненных в виде тонкостенных пластмассовых или толстостенных металлических корпусов с выемкой той или иной формы - конической, сферической, параболической и другой, в которые размещают шашку взрывчатого вещества (ВВ) определенной плотности и конической облицовки из профилированного листового материала или прессованного металлического порошка. Под действием давления продуктов детонации заряда ВВ облицовка кумулятивной выемки с большой силой обжимается последовательно от вершины к основанию выемки. При схлопывании облицовки давление в металле достигает десятков и сотен тысяч мегапаскалей, и металл с внутренней поверхности начинает течь, формируясь в высокоскоростную кумулятивную струю, пробивающую в колонне и породе канал.

Опыт работы с такими КЗ показывает, что глубина пробития по стальной или комбинированной мишени при проведении прострелочных или полевых испытаний, колеблется в широком диапазоне, даже для КЗ одной партии. Это связано с тем, что производство КЗ носит массовый характер и в тоже время, каждый КЗ прессуется отдельно в своей пресс-форме или корпусе. Поэтому даже небольшие отклонения геометрических размеров пресс-инструмента и комплектующих элементов, входящих в КЗ, приводит к тому, что процесс начальной и последующей детонации зависит от этих факторов, что в конечном итоге дает такой разброс.

Известен КЗ, содержащий металлический корпус, внутри которого размещена шашка ВВ и кумулятивная облицовка. Для уменьшения осколочного действия корпус помещен в пластмассовую или резиновую оболочку, имеющую отверстие для установки детонирующего шнура (ДШ) (см. Заряд кумулятивный ЗПКО-73, -89Е. ТУ 41-12-093-92).

Недостатком этого технического решения является то, что внутренняя полость аналогового корпуса имеет гладкую поверхность, поэтому, влияние различных факторов накладывается на процесс детонации, что приводит к недостаточно высокому пробивному действию и стабильности работы заряда.

Наиболее близким техническим решением является кумулятивный заряд перфоратора (см. патент Германии 1170846), содержащий корпус с кумулятивной выемкой, образующая поверхность которой с переменным диаметром выполнена в виде чередующихся цилиндрических и конических поверхностей с уменьшением диаметра от основания к вершине выемки, взрывчатое вещество и кумулятивную облицовку.

Недостатком этого технического решения является сравнительно не высокое пробивное действие кумулятивного заряда и стабильность его работы.

Техническим результатом изобретения является повышение пробивного действия и стабильности работы кумулятивного заряда.

Технический результат достигается тем, что в кумулятивном заряде, содержащем корпус с кумулятивной выемкой, образующая поверхность которой выполнена с переменным диаметром, уменьшающимся от основания к вершине выемки, взрывчатое вещество и кумулятивную облицовку, образующая поверхность кумулятивной выемки корпуса выполнена в виде ряда цилиндрических проточек.

Технический результат достигается тем, что в кумулятивном заряде, содержащем корпус с кумулятивной выемкой, образующая поверхность которой выполнена с переменным диаметром, уменьшающимся от основания к вершине выемки, взрывчатое вещество и кумулятивную облицовку, образующая поверхность кумулятивной выемки корпуса выполнена в виде ряда проточек, представляющих собой усеченные конусы, вершины которых направлены к основанию выемки.

На фиг.1 представлено сечение кумулятивного заряда по варианту 1. Кумулятивный заряд содержит корпус 1, взрывчатое вещество 2, кумулятивную облицовку 3, поверхность кумулятивной выемки 4, оболочку 5, манжету 6.

На фиг.2 представлено сечение кумулятивного заряда по варианту 2. Кумулятивный заряд содержит корпус 1, взрывчатое вещество 2, кумулятивную облицовку 3, поверхность кумулятивной выемки 7.

Вариант 1. Кумулятивный заряд, содержащий корпус 1 с кумулятивной выемкой, образующая поверхность которой выполнена с переменным диаметром, уменьшающимся от основания к вершине выемки, взрывчатое вещество 2 и кумулятивную облицовку 3, причем образующая поверхность кумулятивной выемки 4 выполнена в виде ряда цилиндрических проточек.

Выполнение корпуса 1 кумулятивного заряда с образующей поверхностью кумулятивной выемки 4, выполненной в виде ряда цилиндрических проточек, обеспечивает отражение от боковой поверхности ударной и детонационной волн и создает импульсные скачки уплотнения в зоне наименьшего зазора. Тем самым стимулируется процесс детонации, увеличивая его устойчивость к помехам, снижая зависимость от отрицательных факторов, влияющих на работу КЗ.

Так как между боковой поверхностью корпуса 1 и кумулятивной облицовкой 3 имеется несколько таких зон, где возникают скачки уплотнения, детонационная волна, при прохождении вдоль кумулятивной облицовки 3, выравнивается и синхронно схлопывает облицовку 3 со всех сторон, что образует кумулятивную струю, строго направленную вдоль оси КЗ.

Во-вторых, такой корпус позволяет увеличить навеску. Причем, перепрессовки в верхней части КЗ не происходит, т.к. при прессовании ВВ 2 удерживается на боковых выступах корпуса и тем самым происходит равномерное прессование с заданной оптимальной плотностью во всем объеме КЗ.

Для технических решений, приведенных в аналогах, в случае, когда детонационный процесс возникает асимметрично относительно оси КЗ, детонационная волна подходит к кумулятивной облицовке неравномерно, поэтому при схлопывании облицовки струя отклоняется относительно оси КЗ. В предлагаемом изобретении в зоне скачков "уплотнения", благодаря образующей поверхности кумулятивной выемки переменной формы, детонационная волна выравнивается в кольцевом пространстве. При этом импульсно растет давление, стимулируя процесс детонации, что объективно снижает влияние различных технологических факторов.

Вариант 2. Кумулятивный заряд, содержащий корпус 1 с кумулятивной выемкой, образующая поверхность 7 которой выполнена с переменным диаметром, уменьшающимся от основания к вершине выемки, взрывчатое вещество 2 и кумулятивную облицовку 5, причем образующая поверхность кумулятивной выемки 7 выполнена в виде ряда проточек, представляющих собой усеченные конусы, вершины которых направлены к основанию выемки.

Технические результаты, полученные при испытаниях кумулятивного заряда по варианту 2, аналогичны результатам варианта 1.

Испытания кумулятивного заряда показали, что применение корпуса с кумулятивной выемкой по предлагаемому изобретению позволило значительно повысить эффективность КЗ за счет увеличения его пробивного действия. Это позволило увеличить площадь отверстия канала в 2,5-3 раза и глубину его пробивания свыше 500 мм в зацементированной обсадной колонне скважины и горной породе, вследствие чего увеличивается добыча.