ТРУБОРЕЗ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам, предназначенным для перерезания в скважинах, заполненных промывочной жидкостью, обсадных, насосно-компрессорных и бурильных с высаженными наружу концами труб.
Известен кумулятивный труборез (п. США №9022116, МПК Е21В 43/116, 19/08, 23/00, 17/10, F42B 1/028, опубл. 2015 г. ), содержащий корпус из стакана и штока с монтажной горловиной, детонатора и двух шашек из октогена, окруженных медной V-образной облицовкой. Шашки фиксируются с помощью шайб и прижимаются штоком. К днищу с помощью винта крепится перфорированный центрирующий диск.
Труборез работает следующим образом. Заряжание трубореза происходит в следующем порядке. Снимаются защитные муфты, защитные кольца, заглушки, устанавливается и подсоединяется к электрической цепи капсюль, далее процесс сборки идет в обратном порядке, что является трудозатратным и требующим особого внимания и контроля. На заданной глубине по кабелю на узел инициирования подается импульс электрического тока и после его срабатывания детонация передается кольцевому кумулятивному заряду (две шашки). При срабатывании заряда образуется кольцевая кумулятивная струя, движущаяся в горизонтальной плоскости. Встретившись с преградой (стенка корпуса трубореза-промывочная жидкость-перерезаемая труба), кольцевая кумулятивная струя пробивает ее. После достижения некоторой критической скорости кумулятивная струя распадается на отдельные секторы, а затем рассеивается окончательно.
Данное техническое решение достаточно надежно, однако в конструкции присутствует шайба, выполненная из материала высокой плотности (меди или латуни), по которой будет двигаться и передаваться на верхнюю шашку ударная волна, из-за чего кумулятивная струя будет отклоняться от горизонтальной плоскости, тем самым вызывая вероятность неполного перерезания трубы. К тому же данный труборез обладает сложностью монтажа и снаряжения.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели, выбранным в качестве прототипа, является труборез кумулятивного действия, содержащий корпус в виде стакана, в котором установлен шток, в основании стакана жестко закреплен кумулятивный заряд, и капсюль (з. США №2015233219, МПК Е21В 29/02, 43/117, F42B 3/22, опубл. 2015 г. ). В штоке выполнена загрузочная горловина для установки капсюля в отверстие. Кумулятивный заряд имеет V-образную облицовку, окружающую шашку из октогена. В центре шашки имеется отверстие, в которое помещена мишень из взрывчатого вещества (ВВ).
Перед спуском трубореза в скважину необходимо произвести сборку и монтаж капсюля и кумулятивного заряда. Данная операция имеет повышенную сложность и опасность. К тому же, при такой последовательности снижается надежность срабатывания.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, - повышение надежности трубореза (возможность перерезать любые насосно-компрессорные трубы (НКТ)), а также упрощение процесса сборки и заряжания.
Технический результат, полученный при использовании предлагаемого технического решения, - снижение пагубного влияния ударной волны от устройства передачи детонации и уменьшения количества и сложности операций, выполняемых взрывником.
Указанный технический результат достигается тем, что труборез, содержащий корпус в виде стакана, в котором установлен шток, в основании стакана жестко закреплен кумулятивный заряд, и капсюль-детонатор согласно изобретению снабжен втулкой из фторопласта, жестко закрепленной на кумулятивном заряде, в штоке выполнено отверстие, в котором установлены два элемента для приема детонации, элемент для передачи детонации, детонирующий шнур (ДШ) и пластина таким образом, что детонирующий шнур скреплен с втулкой и жестко со вторым элементом приема детонации, а в верхней части отверстия установлены контактирующие между собой первый элемент приема детонации, элемент передачи детонации и пластина таким образом, что первый элемент для приема детонации контактирует с капсюлем-детонатором, а пластина в сработанном состоянии взаимодействует со вторым элементом для приема детонации, капсюль-детонатор установлен соосно с первым элементом приема детонации в переходнике, к которому присоединен груз, соединение корпуса с переходником выполнено подвижным.
Создание трубореза указанным выше образом обеспечило надежное и безотказное перерезание труб. Надежное перерезание труб в первую очередь зависит от формы кумулятивной струи. При движении детонационной волны в устройстве передачи детонации возникает ударная волна, идущая по металлическим деталям трубореза. Скорость ударной волны примерно равна скорости детонации в ДШ, но при этом путь ударной волны короче, чем путь детонационной волны. Ударная волна, двигаясь, передается на непрореагировавшее ВВ, создавая локальное уплотнение ВВ, тем самым снижая его чувствительность к передаче детонации. В таком случае возникает искривление кумулятивной струи, за счет того, что в верхней шашке часть ВВ не прореагирует, в то время как в нижней шашке ВВ полностью сдетонирует. Это окажет пагубное влияние на пробивную способность кумулятивной струи, она будет направлена под углом вниз, толщина стенки, которую она должна перерезать, окажется слишком большой и труба будет лишь частично перерезана. В данной полезной модели в узле ввода детонации использована фторопластовая втулка, за счет которой взрывная волна от детонационного ввода замедляется и не успевает повлиять на формирование кольцевой кумулятивной струи.
Вместе с этим, данная конструкция трубореза не требует действий по сборке-разборке перед спуском в скважину. Для заряжания трубореза требуется зачистить одножильный геофизический кабель, пропустить центральную жилу сквозь груз-утяжелитель по специальному каналу, далее при помощи резьбового соединения присоединить переходник под капсюль-детонатор и при помощи подвижного (например, шарнирного) соединения присоединить труборез. Устройство готово к спуску в скважину. За счет подвижного соединения корпуса с переходником осуществлена возможность перерезания деформированных труб.
Таким образом, увеличением плоской симметрии кольцевой кумулятивной струи обеспечено снижение пагубного влияния ударной волны наряду с уменьшением количества и сложности операций по предварительной подготовке трубореза к работе. Это в свою очередь упростило процесс сборки и заряжания и повысило надежность перерезания любой MKT заявленной полезной моделью.
При анализе уровня техники не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данной полезной модели. А также не выявлено факта известности влияния признаков, включенных в формулу, на технический результат заявляемого технического решения. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».
На фиг. 1 представлен общий вид трубореза.
На фиг. 2 представлен труборез без переходника и груза.
На фиг. 3 представлен результат применения трубореза.
Труборез содержит корпус, выполненный в виде стакана 1, в котором установлен шток 2 (фиг. 1, 2). Стакан 1 имеет на наружной поверхности подрезку 3, имеющую П-образную форму, на уровне внутренней гайки 4. В основании стакана 1 жестко закреплен кумулятивный заряд 5 - две шашки 6 из пластифицированного октогена (ВВ) с медной облицовкой 7, с установленной на нем втулкой 8 из фторопласта. Шашки ВВ 6 повторяют форму поверхности усеченного конуса с постоянной толщиной, медная облицовка 7 в виде конической оболочки обхватывает шашки с внешней стороны.
Труборез содержит также переходник 9, в котором установлен капсюль-детонатор 10, к переходнику присоединен груз-утяжелитель 11. В штоке 2 выполнено отверстие, в котором установлены два элемента для приема детонации 12, 13, элемент для передачи детонации 14, детонационный шнур (ДШ) 15 и пластина 16. ДШ 15 закреплен во втулке 8 и жестко скреплен со вторым элементом приема детонации 13. В верхней части отверстия установлены контактирующие между собой первый элемент приема детонации 12, элемент передачи детонации 14 и пластина 16 таким образом, что первый элемент для приема детонации 12 контактирует с капсюлем-детонатором 10, а пластина 16 (фиг. 2) в сработанном состоянии взаимодействует со вторым элементом для приема детонации 13. Капсюль-детонатор 10 установлен соосно с первым элементом приема детонации 12. Первый элемент приема детонации 12, элемент передачи детонации 14 и пластина 16 образуют узел приема-передачи детонации. Переходник 9 соединен со штоком 2 подвижным (например, шарнирным) соединением.
Труборез работает следующим образом. Предварительно геофизический кабель пропускают сквозь груз-утяжелитель (на фиг. не показано). На заданной глубине по геофизическому кабелю на капсюль-детонатор 10 передается импульс электрического тока и после его срабатывания детонация передается на узел приема-передачи детонации. Пластина 16 движется в отверстии штока и вступает во взаимодействие со вторым элементом приема детонации 13, который срабатывая, передает детонацию кольцевому кумулятивному заряду 5. За счет фторопластовой втулки 8 взрывная волна от детонационного ввода замедляется и не влияет на формирование кольцевой кумулятивной струи. Далее кольцевая кумулятивная струя, двигаясь в горизонтальной плоскости, встречается с преградами (стенка трубореза-промывочная жидкость-перерезаемая труба), пробивая их. Низкоскоростные остатки струи быстро тормозятся в буровом растворе. При этом стенка стакана 1 выгибается, отрывается от корпуса трубореза вдоль подрезки 3 и, фрагментируясь, падает вниз. Груз-утяжелитель 11 и переходник под взрыв-патрон 9 являются многоразовыми.
На предприятии были проведены испытания трубореза. Труборез применялся для перерезания стандартной НКТ ∅73×5,5 мм. Труборез помещался внутрь НКТ, а они в свою очередь внутрь обсадной трубы ∅168×10 мм. Труборез с НКТ помещался как по центру, так и вплотную к стенке обсадной трубы и при срабатывании трубореза в обоих случаях обсадная труба не получала повреждений при полном перерезании НКТ. При этом сохранялась возможность беспрепятственно вынимать труборез из НКТ. При испытании условия погружения на глубину моделировались с помощью давления жидкости 80 МПа и температуры 180°С. На фиг. 3 представлена фотография НКТ после применения трубореза.
Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности;
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле, подтверждена возможность его осуществления.
Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».