ОРИЕНТИРУЕМЫЙ КУМУЛЯТИВНЫЙ ПЕРФОРАТОР
ORIENTED CUMULATIVE PERFORATOR

Изобретение относится к нефтегазодобыче, в частности к устройству кумулятивного перфоратора для вскрытия протяженных интервалов в наклонных и, преимущественно, горизонтальных скважинах с ориентацией зарядов с целью получения оптимальных параметров вскрытия, способствующих распространению трещин в продуктивном пласте в заданном направлении.
Известен прецизионно ориентируемый стреляющий перфоратор для направленного перфорирования скважины, который содержит трубчатый несущий элемент с поворотными держателями зарядов взрывчатого вещества. Трубчатый несущий элемент включает утяжелители для смещения центра тяжести и расположенные вдоль каркаса крутящиеся опоры (подшипники), позволяющие каркасу свободно вращаться относительно корпуса перфоратора (1).
Известен модульный ориентируемый перфоратор, в котором корпус выполнен в виде герметичных секций - модулей с узлами передачи детонации, размещенных во втулках радиальных подшипников, а заряды размещены на жестком каркасе, присоединенном к втулкам так, что центр тяжести каркаса не совпадает с осью перфоратора (2).
Недостатком конструкций известных перфораторов является сложность и высокая стоимость изготовления устройства однократного применения.
Известен способ сборки секционного корпусного кумулятивного перфоратора, включающий соединение трубных секций и сборку узлов герметизации стыков без зарядов, … сборку гирлянды зарядов и заряжание с последовательным сращиванием каркасов гирлянды на всю длину перфоратора, спуск единой гирлянды в полость корпуса и закрепление гирлянды в верхней секции или опорой на нижний конец (3).
Наиболее близкой к предлагаемому устройству является конструкция перфоратора, которая позволяет осуществить приведенный выше способ сборки.
Секции перфоратора состоят из трубных корпусов с соединительными герметизирующими муфтами. Собранный корпус имеет полнопроходную сквозную полость и позволяет устанавливать в полость перфоратора каркасы с зарядами, последовательно сращивая их в единую гирлянду. Гирлянда закрепляется в верхней секции перфоратора (4).
Недостатком прототипа является отсутствие возможности ориентировать заряды в перфораторе, располагаемом в наклонном или горизонтальном стволе скважины, в заданном направлении.
Техническим результатом изобретения является создание устройства, повышающего качество работ и снижающего затраты при производстве ориентируемой перфорации.
Необходимый технический результат достигается тем, что в корпусном кумулятивном перфораторе, состоящем из секций, каждая секция состоит из трубного корпуса и соединительной герметизирующей наружной муфты, которые при свинчивании образуют полнопроходную сквозную полость, и каркаса с кумулятивными зарядами, устанавливаемого в полость трубного корпуса, с узлом соединения каркасов в единую без разрывов гирлянду с единым детонирующим шнуром, причем каркас выполнен из тяжелого отклоняющего сегмента с присоединенной к нему легковесной кассетой с гнездами установки зарядов, которая ориентирует ряды зарядов относительно сегмента, а гирлянда крепится к вертлюжному устройству над верхней секцией перфоратора.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет, по мнению автора, установить соответствие его критерию «новизна».
Автору не известно использование совокупности отличительных признаков устройства в других областях техники, что дает основание считать, что предложенное решение соответствует критерию «изобретательский уровень» и промышленно применимо.
На фиг.1 показан вариант исполнения перфоратора. На фиг.2-6 показаны различные варианты исполнения узлов перфоратора.
Секции перфоратора состоят из трубных корпусов 1 и соединительных герметизирующих наружных муфт 2. Секции соединяются до установки зарядов. Каркас включает тяжелый отклоняющий сегмент 4 и присоединенную к нему легковесную кассету 5. Каркасы с кумулятивными зарядами 7 состыковываются узлами соединения каркасов 3. По мере соединения каркасов и установки их в полость перфоратора на хвостовики зарядов устанавливается детонирующий шнур 8 и закрепляется скобами 9, причем детонирующий шнур не имеет разрывов между каркасами. Собранная и установленная в полость перфоратора гирлянда прикрепляется к вертлюжному устройству 6, конец детонирующего шнура продевается сквозь отверстие и вместе с детонатором-усилителем 10 устанавливается в гнезде в верхней части вертлюжного устройства. Перфоратор, спускаемый в скважину на кабеле или на трубах, подвергается тряске на стыках колонны, которая способствует выравниванию каркаса в положении сегментом вниз.
На фиг.2 показан в разрезе вариант исполнения перфоратора с узлом соединения каркасов 3, снабженным опорными роликами 11. В случае необходимости узел соединения может иметь выступ, выполненный заподлицо с профилем сегмента и расположенный между сегментами, в котором расположены опорные ролики 11. Опорные ролики облегчают круговое смещение каркаса под действием силы тяжести.
На фиг.3 показан вариант исполнения перфоратора с узлом соединения каркасов 3, снабженным шарниром 12. В случае значительного бокового изгиба корпуса перфоратора жестко соединенные сегменты будут стремиться занять положение, отличное от нижнего, поскольку имеют существенно различающиеся моменты инерции сечения. Шарнир предотвращает передачу поперечного изгибающего момента с каркаса на каркас.
На фиг.4 показан в разрезе вариант исполнения перфоратора, в котором детонационная цепь выполнена с двумя нитками детонирующего шнура 8. При использовании длинномерного, около 300 м, перфоратора целесообразно для повышения надежности применять дублированную детонационную цепь. Скоба 9 в этом случае имеет паз достаточной ширины для укладки двух шнуров.
На фиг.5 показан в разрезе вариант исполнения перфоратора, в котором сегмент 4 выполнен с угловыми скосами «а», которые позволяют расширить количество вариантов угловой ориентации рядов зарядов.
На фиг.6 показан вариант исполнения перфоратора, в котором вертлюжное устройство 6 снабжено прижимающей амортизирующей втулкой 13, которая фиксирует упорные подшипники 14 и предотвращает их деформацию при импульсном воздействии, возникающем в момент срабатывания зарядов.
Источники информации
1. Стреляющий перфоратор для направленного перфорирования скважины с отклоняющим каркасом и подшипниками. Патент US 6,595,290 В2 от Jul. 22, 2003.
2. Модульный перфоратор с ориентируемыми кумулятивными зарядами для горизонтальных скважин. Описание полезной модели к патенту RU 78521 U1 от 24.07.2008.
3. Способ сборки секционного корпусного кумулятивного перфоратора. Патент RU 2062866 С1 от 07.07.93.
4. Перфоратор ТП-НКТ-ГС. Руководство по эксплуатации (прототип).