Бескорпусный скважинный кумулятивный перфоратор

Полезная модель относится к прострелочно-взрывной аппаратуре, опускаемой в скважину через насосно-компрессорные трубы (НКТ), и может быть использована при вторичном вскрытии прискважинной зоны продуктивного пласта.
Известен бескорпусный кумулятивный перфоратор (SU 1272785, Е21В 43/117, опубл. 15.04.1991), включающий заряды в индивидуальных корпусах, средства взрывания и соединительный элемент сегментного сечения с выемками. В этом устройстве все заряды расположены в одном направлении, что снижает область применения устройства. Соединительный сегментный элемент, к которому прикреплены заряды, после срабатывания не подлежит последующей эксплуатации из-за образования в нем отверстий от кумулятивных струй зарядов.
Известен трубный бескорпусный перфоратор для взрывных работ в скважине (патент РФ на полезную модель №70929, МПК7 Е21В 43/117, опубл. 20.02.2008), содержащий несущий каркас в форме металлической трубы, в которой выполнены посадочные отверстия для установки и крепления герметичных зарядов. Недостатком является сложность определения количества срабатываний перфоратора в зависимости от прочностных и размерных характеристик трубы, из которой изготовлен несущий каркас перфоратора.
Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому техническому решению является кумулятивный бескорпусный перфоратор (SU 739914, Е21В 43/117, опубл. 15.02.1991), содержащий заряды в индивидуальных корпусах, взрыватель и соединительный элемент с сегментным сечением и выемками, выполненными со стороны плоской поверхности и образующими с корпусами зарядов герметичные полости для формирования кумулятивных струй. Благодаря существенно смещенному относительно оси центру тяжести перфоратор практически постоянно скользит по стенке скважины сегментным элементом, т.е. заряды находятся на оптимальном расстоянии от стенки скважины, что обеспечивает при взрыве перфоратора наибольшее пробитие. Упрощение изготовления перфоратора за счет возможности работы без специальных ориентирующих устройств и в основном за счет сокращения спускоподъемных операций позволяет достигнуть технико-экономическую эффективность. Поскольку отсутствует жесткий стальной корпус, перфоратор можно собрать в длинную гирлянду до (20…30) м, что обеспечивает высокую производительность работ на скважине. Однако, следует отметить следующие недостатки:
- относительно большая длина каркасных модулей не позволяет в точности повторять профиль стенки скважины, из-за чего могут образовываться дополнительные преграды на пути кумулятивных струй - значительный слой жидкости в скважине между поверхностью перфоратора и стенкой скважины;
- длинные каркасные модули могут создать дополнительные условия для «прихвата» при несрабатывании отдельных кумулятивных зарядов, что, в свою очередь, может привести к затруднению извлечения перфоратора из скважины или даже созданию аварийной ситуации;
- увеличенная масса каркасных модулей создает своеобразные трудности при транспортировке перфораторов.
Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель - устранение в значительной степени упомянутых недостатков, а именно: упрощение конструкции изделия, сокращение его стоимости, повышение удобства обслуживания и производительности работ.
Указанная проблема решается благодаря тому, что:
- каркас, на котором располагаются кумулятивные заряды, делают составным из многих частей (каркасных единиц), подвижно соединенных между собой, причем на каждой отдельной каркасной единице расположен один кумулятивный заряд. Каркасные единицы имеют друг с другом подвижное соединение, вследствие чего каждый кумулятивный заряд, расположенный на отдельной каркасной единице, может принять положение, наиболее приближенное к нормали относительно стенки скважины, что приведет к созданию наиболее благоприятных условий для работы кумулятивных струй;
- соединение каркасных единиц между собой методом «пазл» позволяет собирать каркасы перфораторов практически любой длины (длина ограничивается пределом прочности материала, из которого изготавливают каркасные единицы). Пазловая система креплений позволяет достаточно быстро, просто превратить разрозненные элементы в качественное целостное изделие.
- Малая длина отдельной каркасной единицы позволяет избежать «прихвата» в случае несрабатывания отдельных кумулятивных зарядов.
Для пояснения полезной модели ниже приводится конкретный пример выполнения перфоратора со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг. 1 изображен перфоратор, общий вид; на фиг. 2 - положение перфоратора в скважине; на фиг. 3 - расположение кумулятивных зарядов на каркасе.
Устройство работает следующим образом.
Перфоратор относится к разрушающим кумулятивным пефораторам с извлекаемой гирляндой каркасных модулей (пазлов) 8 и представляет собой устройство, исполнительным органом которого являются кумулятивные заряды 9, прикрепленные с помощью клея к модулям (пазлам). Пазлы соединяют в гирлянду необходимой длины с помощью замковой системы «ласточкин хвост» и запрессовыванием штифта 15. Далее соединяют через переходники 6 и 12 к головке 2 и к наконечнику 14 соответственно рисунку. Для облегчения спуска перфоратора в скважину применяют наконечник 14, предварительно прижав ус 4 прижимного устройства к корпусу перфоратора. Перфоратор спускают в скважину на бронированном кабеле с использованием кабельной головки 1. Электроцепь в перфораторе, присоединенном к кабелю, образована токопроводящей жилой кабеля, электропроводом 5, мостиком накаливания взрывного патрона, массой перфоратора и броней кабеля. На головке 1, на пазлах под прижимное устройство 11 и на наконечнике 14 установлено прижимное устройство, состоящее из скобы в сборе с усом 4, прижима 3, пружины 13, обхватывающей скобу с усом. Далее перфоратор спускают в насосно-компрессорную трубу (НКТ), предварительно поджав ус прижимного устройства.
Затем перфоратор попадает в скважину большего диаметра пружина 13, срабатывает и приводит скобу с усом 4 в первоначальное состояние. Ус острым концом упирается в скважину и прижимает перфоратор. Для более плотного прижатия перфоратор немного вздергивают вверх, тем самым деформируя ус и прижимая перфоратор к скважине. Срабатывание зарядов 9 происходит от детонирующего шнура (ДШ), вставляемого в паз в верхней части корпуса заряда, поджатого вкладышем и прижимной скобой 16. ДШ инициируют взрывным патроном 7, который располагают на переходнике при помощи подставки 17. Для соединения взрывного патрона используют переходник 18, для соединения с токопроводящей жилой кабеля - электропровод 5 и изоляционную ленту 19. Нижний конец ДШ закрыт лентой 19. После установки перфоратора в заданном интервале производят подачу электрического импульса. При этом происходит срабатывание взрывного патрона, ДШ и зарядов.
Образующаяся при срабатывании заряда кумулятивная струя пробивает пазл, слой жидкости, обсадную колонну, слой цемента и образует канал в горной породе, обеспечивая сообщения пласта со скважиной. После отстрела перфоратор извлекают из скважины. Головку, наконечник, переходники, прижимное устройство, пазл для установки прижимного устройства используют многократно. Перед повторным использованием детали осматривают с целью определения их пригодности. Извлеченный перфоратор позволяет судить о количестве сработавших зарядов (по наличию отверстий в пазлах). Конструкция же корпуса зарядов упрощает сборку с детонирующим шнуром и с каркасными модулями.