[1]Изобретение относится к кумулятивным корпусным перфораторам и предназначено для осуществления перфорирования стенок скважин.
[2]Известен кумулятивный скважинный перфоратор [RU 2081305, МПК Е21В 43/117, опубл. 10.06.1997 г.], содержащий отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей, каждый из модулей имеет кумулятивные заряды и детонационные цепи на основе детонирующих шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением (сферическим ложементом и сферической головкой, расположенной внутри него), в первой части узла соединения (ложементе) установлен передаточный заряд, соединенный через первый приемный заряд с детонирующим шнуром первого модуля, во второй части узла соединения (головке) установлен второй приемный заряд, соединенный с детонирующим шнуром второго модуля. В данном перфораторе герметичность модулей в зоне передаточного и приемного зарядов обеспечивается сферическими тонкостенными перегородками, конструктивно оформленными в виде накладки в ложементе и втулки в сферической головке. Для повышения надежности передачи детонации между приемным зарядом и втулкой заложен конструктивный зазор.
[3]Однако недостатком аналога является недостаточно высокая надежность срабатывания, обусловленная тем, что наличие дополнительных конструктивных элементов (накладки и втулки) отрицательно сказывается на герметичности модулей и соответственно на надежности срабатывания. В случае разгерметизации модулей произойдет разрушение корпуса перфоратора и создание аварийной ситуации.
[4]Известен кумулятивный скважинный перфоратор [RU 2120028, МПК Е21В 43/117, опубл. 10.10.1998 г.], содержащий отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей, каждый из модулей имеет кумулятивные заряды и детонационные цепи на основе детонирующих шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый приемный заряд с детонирующим шнуром первого модуля, во второй части узла соединения установлен второй приемный заряд, соединенный с детонирующим шнуром второго модуля. В данном перфораторе вторая часть узла соединения выполнена в виде головки фигурной формы, содержащей демпфер, шейку, концентратор напряжения и несущий элемент. При этом шейка выполнена разрушаемой при детонации устройства, для чего концентратор напряжения головки фигурной формы расположен между демпфером и несущим элементом и выполнен в виде усеченного конуса, меньшее основание которого направлено в сторону демпфера, что позволяет осуществлять разрушение шейки в определенном месте и обеспечивать сохранность несущего элемента.
[5]Недостатком данного аналога является недостаточно высокая надежность срабатывания, обусловленная тем, что разрушение шейки может привести к заклиниванию ее в узле соединения.
[6]Известен модульный перфоратор [RU 2519088, МПК Е21В 43/117, опубл. 10.06.2014 г.], содержащий отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей, каждый из модулей имеет кумулятивные заряды и детонационные цепи на основе детонирующих шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, связанный через первый приемный заряд с детонирующим шнуром первого модуля, во второй части узла соединения установлен второй приемный заряд, соединенный с детонирующим шнуром второго модуля. В первой части узла соединения модулей выполнено глухое отверстие с резьбой на части отверстия, в котором размещена амортизирующая втулка, внутри которой размещен передаточный кумулятивный заряд. Амортизирующая втулка компенсирует часть нагрузки от взрыва передаточного кумулятивного заряда и передачу нагрузки на стенки первой части, что повышает надежность срабатывания. Данное устройство взято за прототип.
[7]Однако недостатком прототипа является недостаточно высокая надежность срабатывания узла передачи детонации между модулями, обусловленная тем, что наличие передаточного кумулятивного заряда в амортизирующей втулке неблагоприятно сказывается на целостности узла соединения после срабатывания. В случае разгерметизации модулей (попадание жидкости из скважины) не происходит передачи детонации от приемного заряда к передаточному. Кроме того, вторая часть узла соединения при срабатывании кумулятивного заряда в первой части узла может деформироваться под действием кумулятивной струи и заклиниваться, приводя к аварийной ситуации.
[8]Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности срабатывания узла передачи детонации между модулями.
[9]Технический результат достигается тем, что модульный перфоратор, содержащий отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей, каждый из модулей имеет кумулятивные заряды и детонационные цепи на основе детонирующих шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, связанный через первый приемный заряд с детонирующим шнуром первого модуля, во второй части узла соединения установлен второй приемный заряд, соединенный с детонирующим шнуром второго модуля, согласно изобретению на верхней части второй части узла соединения герметично закреплена цельнометаллическая тонкостенная пробка-заглушка, в осевом канале которой установлен приемно-передаточный заряд, к торцу которого со стороны второго приемного заряда прикреплен металлический диск, при этом заглушка имеет на торце изнутри осевую выемку, передаточный заряд относительно первого приемного заряда и приемно-передаточный заряд относительно второго приемного заряда установлены с гарантированными для передачи детонации воздушными зазорами.
[10]Наличие на верхней части второй части узла соединения герметично закрепленной цельнометаллической тонкостенной пробки-заглушки, в осевом канале которой установлен приемно-передаточный заряд, при этом заглушка имеет на торце изнутри осевую выемку (выборку), обеспечивает гарантированную деформацию торцевой части заглушки при срабатывании передаточного заряда и контакт сдеформировавшейся части заглушки с торцевой поверхностью приемно-передаточного заряда, обеспечивая его инициирование, приводящее к гарантированному разрушению заглушки, которое позволяет избежать заклинивания второй части узла соединения в первой части узла соединения, обеспечивая надежность работы устройства.
[11]Прикрепление к торцу приемно-передаточного заряда со стороны второго приемного заряда металлического диска обеспечивает устойчивую и надежную передачу ударного импульса ко второму приемному заряду за счет «метания» продуктами взрыва диска к нему после инициирования приемно-передаточного заряда, обеспечивая гарантированное инициирование второго приемного заряда и в итоге надежную передачу детонации от модуля к модулю перфоратора.
[12]Установка передаточного заряда относительно первого приемного заряда и приемно-передаточного заряда относительно второго приемного заряда с гарантированными для передачи детонации воздушными зазорами гарантирует отсутствие передачи детонации в случае разгерметизации модуля и заполнения его жидкостью, предохраняя модуль от чрезмерного «раздутия» и создания аварийной ситуации на скважине.
[13]Для сохранения положения приемно-передаточного заряда с диском от смещения при опускании модулей перфоратора в скважину вторая часть узла соединения дополнительно снабжена металлической втулкой, упирающейся торцом в диск.
[14]Наличие в заявляемом изобретении совокупности признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
[15]Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
[16]Изобретение поясняется общим видом узла соединения модулей модульного перфоратора (вид в продольном сечении).
[17]Устройство выполнено следующим образом.
[18]Модульный перфоратор (фиг.) содержит отдельные модули 1,2, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями.
[19]Каждый из модулей имеет соединенные между собой кумулятивные заряды 3 и детонационные цепи на основе детонирующих шнуров 4, 5. Каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей 6, 7, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением. В первой части узла соединения - части 6 (выполненной в виде сферического ложемента), закреплен при помощи клея передаточный заряд 8, принимающий детонацию через воздушный зазор Δ1 от первого приемного заряда 9, соединенного с детонирующим шнуром 4 детонационной цепи первого модуля перфоратора. Во второй части узла соединения - части 7 (выполненной в виде головки фигурной формы, размещенной внутри ложемента) установлен второй приемный заряд 10, соединенный с детонирующим шнуром 5 второго модуля перфоратора.
[20]На верхней части фигурной головки 7 ввернута по резьбе цельнометаллическая тонкостенная пробка-заглушка 11, дополнительно снаружи закрепленная сваркой для герметичности. В осевом канале 12 заглушки 11 вплотную к ее торцевой части установлен и закреплен при помощи клея приемно-передаточный заряд 13. К торцу заряда 13 со стороны заряда 10 прикреплен алюминиевый диск 14. Заряд 13 представляет собой два алюминиевых колпачка, снаряженных насыпным взрывчатым веществом, уплотненным до плотности 0,9-1,2 г/ см3. На торце заглушки 11 изнутри выполнена осевая цилиндрическая выемка 15 с диаметром, максимально приближенным к диаметру заряда 13, и глубиной, максимально допустимой для сохранения целостности торца заглушки 11, для создания тонкой перегородки, деформация которой при срабатывании заряда 8 гарантирует ее контакт с торцевой поверхностью заряда 13 для его гарантированного инициирования. Заглушка 11 является демпфером от взрывной нагрузки на часть 2 модуля перфоратора и разрушается при срабатывании заряда 13. Заряд 13 установлен с гарантированным для передачи детонации воздушным зазором Δ2относительно заряда 10.
[21]Для сохранения положения заряда 13 с диском 14 от смещения при опускании модулей перфоратора в скважину часть 7 узла соединения дополнительно снабжена металлической втулкой 16, упирающейся в диск 14. Втулка 16 закреплена в шейке фигурной головки 7 при помощи клея. Диск 14 выполнен диаметром меньше диаметра канала 12.
[22]Устройство работает следующим образом.
[23]После установки и снаряжения зарядами модулей перфоратора осуществляют соединение модулей 1,2 посредством разъемного шарнирного соединения узла соединения. Соединение модулей может быть осуществлено перед опусканием в скважину. Количество секций-модулей в перфораторе определяется размерами пластов и конфигурацией скважины, инициирующий импульс через детонирующее устройство передается сверху вниз. После достижения опускаемым в скважину модульным перфоратором требуемого места его расположения инициируют капсюль-детонатор, установленный в специальном переходнике (не показано) начала гирлянды секций- модулей перфоратора. Капсюль-детонатор передает ударный импульс на приемно-передаточный заряд 13 в фигурной головке 17 первого модуля перфоратора, инициирует его и далее передается детонационная волна, которая распространяется вдоль перфоратора от первого модуля ко второму по детонирующим шнурам 4, 5.
[24]Передаточный заряд 8, принимающий детонацию через воздушный зазор Δ1 от первого приемного заряда 9, передает детонацию на приемно-передаточный заряд 13 и через воздушный зазор Δ2 - на второй приемный заряд 10, соединенный с детонирующим шнуром 5. Передающий детонацию заряд 8 при срабатывании «метает» тонкую перегородку A на тонкий за счет выемки 15 торец заглушки 11, сминая его и инициируя заряд 13. После срабатывания заряда 13 происходит разрушение заглушки 11, после инициирования заряда 13 продукты взрыва «метают» диск 14 вдоль канала втулки 16. Диск 14 ударом возбуждает детонацию в заряде 10 и затем в детонирующем шнуре 5. Таким образом, происходит гарантированное срабатывание устройства, устойчивая и надежная передача детонации от модуля 1 к модулю 2 перфоратора.
[25]Результаты проведенных испытаний узла соединения и передачи детонации модульного перфоратора подтверждают повышение надежности срабатывания. В результате испытаний выявлено, что детонация от одного модуля к другому (в головку) передается стабильно, во всех опытах заглушка полностью разрушается, узел соединения перфоратора после испытаний разбирается без усилий.
[26]Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
[27]- устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, относится к кумулятивным корпусным перфораторам и предназначено для осуществления перфорирования стенок скважин;
[28]- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить повышение надежности срабатывания узла передачи детонации между модулями;
[29]- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.
[30]Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».
