Устройство для последовательного инициирования секций перфорационной системы

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, а именно к конструктивной части перфорационных систем, спускаемых в нефтяные или газовые скважины, в частности, на геофизическом кабеле непосредственно, а на насосно-компрессорных трубах с использованием интеллектуальной головки инициирования, и инициируемым электродетонаторами, и может быть применено для перфорации нескольких разнесенных интервалов за одну спускоподъемную операцию для любых электрических средств инициирования, в том числе, срабатывающих от импульса переменного тока.

Известно устройство, описанное в патенте RU 2561828 С2 от 21.11.2013, опубликовано: 10.09.2015, МПК Е21В 43/1185, F42C 15/40 и содержащее корпус, электрический провод, поршень, картридж, внутри которого размещены шнур детонирующий, устройство передачи детонации, электродетонатор, контакт верхний, оно снабжено подвижным электрическим контактом, расположенным на первой торцевой части поршня, обращенной к контакту верхнему, верхняя часть поршня выполнена конической формы, на второй торцевой части поршня выполнено глухое отверстие с диаметром, равным диаметру верхнего конца электрического контакта нижней секции перфоратора.

Основными недостатками данного изобретения является то, что переключение контактов осуществляется непосредственно проводящим стержнем, установленным на поршне и то, что за время действия импульса инициирования продукты детонации успевают переместить подвижный контакт и переключить линию на следующий детонатор. Из-за того, что «длительность импульса, выдаваемого с взрывных приборов, предназначенных для инициирования отечественных электродетонаторов ЭД-ПН-М и взрывных патронов ПВПД-Н - паспортная величина «не менее 10 мс» реально может достигать значений порядка 100 мс реализуется возможность переключения нескольких узлов последовательного инициирования, срабатывающих от давления продуктов детонации и одновременного подключения нескольких электродетонаторов к центральной цепи перфоратора и, соответственно, их одновременного срабатывания в месте расположения одного из нескольких разрозненных интервалов.

Известно устройство RU 2646927 С1 от 25.05.2017, опубликовано 12.03.2018, выбранное в качестве прототипа для последовательного инициирования перфорационной системы, содержащее корпус устройства, электродетонатор, шнур детонирующий, электрический провод, устройство передачи детонации, поршень, причем поршень расположен в корпусе, выполненном в виде цилиндра со ступенчатым сквозным отверстием; поршень имеет уплотнительную и инициирующую части и зафиксирован в корпусе от перемещения фиксирующей шайбой; поршень изолирован от корпуса втулкой-изолятором и изолирующей шайбой; в механическую цепочку переключения контактов дополнительно включен электронный блок переключения контактов, выполненный в виде электронного ключа, срабатывающего от изменения состояния датчика.

Недостатком устройства, выбранного за прототип, является то, что использование электронного блока подразумевает применение источника энергии, обеспечивающего его питание и переключение электронного ключа после прекращения действия импульса инициирования. Это усложняет систему, снижает ее надежность и повышает стоимость. Надежность приведенного прототипа определяется надежностью работы электронного блока, включающего датчик, электронный ключ, элемент, обеспечивающий задержку переключения, а также источник питания или устройство, запасающее энергию. При этом в описании данного устройства не реализуется более простая конструкция, решающая поставленную техническую задачу и, соответственно, являющуюся более надежной.

Решение поставленных технических задач может быть достигнуто использованием стандартного устройства, выполняющего роль бесконтактное датчика и переключателя, например, герконового реле, совмещающего эти две функции. При этом для работы такого реле необходим магнит, установленный на подвижном контакте.

Задержка взрыва относительно импульса инициирования может быть реализована путем размещения на участке взрывной цепи от детонатора до первого кумулятивного заряда веществ, обеспечивающих замедление, например, средствами, описанными в патенте RU 76067, МПК Е21В 43/114 Опубликовано: 10.09.2008 Бюл. №25. Это может быть достигнуто использованием детонаторов с замедлением и пиротехнических реле. Другим способом задержки взрыва относительно импульса инициирования является использование электронных детонаторов. Перечисленные устройства задержки должны обеспечивать время замедления не менее 0,5 с.

Таким образом, технический результат достигается тем, что устройство для последовательного инициирования перфорационной системы содержит корпус, электродетонатор, шнур детонирующий, электрический провод, устройство передачи детонации, электрический контакт, а на торце электрического контакта с внутренней стороны устройства со стороны детонатора установлен магнит, а напротив на расстоянии срабатывания - герконовое реле, а в качестве детонатора используют детонаторы с замедлением, причем на участке детонирующего шнура от детонатора до первого заряда перфосистемы размещают пиротехнические реле с замедлением.

Задача решена за счет использования электромеханического устройства, с дистанционным управлением переключения контактов при перемещении поршня под действием продуктов взрыва и использования детонаторов с замедлением. В качестве электромеханической системы используется герконовое реле, а на контакте, связанном с поршнем установлен магнит.

Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы в продольном разрезе изображено на фиг. 1 до срабатывания предыдущей секции, на фиг. 2 - после срабатывания предыдущей секции.

На фиг. 1, фиг. 2 изображены: корпус 1, герконовое реле 2, поршень - контакт 3, втулка изолирующая 4, изолирующая шайба большая 5, гайка 6, изолирующий вкладыш 7, электродетонатор 8, обойма 9, изолирующая шайба малая 10, клемма контактная 11, провод - участок линии инициирования от переключателя до контакта к последней секции 12, детонирующий шнур 13, линия инициирования 14, провод электрический 15 электродетонатора, трансформатор 16 электродетонатора 8, магнит 17, шайба контактная 18, устройство управления 19, пиротехнические реле с замедлением 20.

Устройство работает следующим образом. В начальный момент времени линия инициирования 14 проходящая вдоль всей перфорационной системы входит из предыдущей секции через контактную клемму 11 в устройство последовательного инициирования, подключается к устройству управления 19 и через замкнутую группу контактов герконового реле 2 проходит далее на поршень - контакт 3 и далее переходит к следующей секции перфорационной системы, которая еще не сработала или является последней в системе. В этой секции электродетонатор оказывается подключен непосредственно к линии. Таким образом, при появлении импульса инициирования детонируют заряды, расположенные именно в этой последней секции. В процессе детонации выделяющиеся продукты взрыва воздействуют на поршень - контакт и перемещают его до дна обоймы 9. Герконовое реле используется в качестве датчика факта срабатывания предыдущей секции перфорационной системы и установлено таким образом, что в крайней позиции поршня контакта, в которой он доходит до дна обоймы, магнит 17 надежно изменяет состояние реле, замыкая линию инициирования 14 на провод детонатора 15 и отключая линию инициирования 14 от поршня-контакта и, соответственно от следующей секции перфорационной системы в которой к этому моменту произошло срабатывание зарядов. Введение в цепь передачи детонации к кумулятивным зарядам замедляющих веществ, используются для исключения возможности срабатывания нескольких детонаторов в том случае, если действие импульса, выдаваемого с взрывного прибора, не прекратится к моменту подключения линии к сигнальному контакту детонатора. Таким образом, к моменту переключения контактов реле и подключению линии инициирования к проводу детонатора инициирующий сигнал уже не действует и вновь подключенный детонатор сработает только при действии следующего импульса тока на линии инициирования.

Для обеспечения задержки взрыва относительно начала действия импульса тока инициирования могут быть использованы пиротехнические реле, детонаторы с замедлением или электронные детонаторы.