ПЕРФОРАТОР САМООРИЕНТИРУЕМЫЙ
SELF-ORIENTED PERFORATOR

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к корпусным кумулятивным перфораторам для проведения прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах, как в горизонтальных, так и в наклонных, в частности, для вскрытия продуктивных пластов (преимущественно для узких продуктивных пластов) в нефтяных и газовых скважинах, заполненных жидкостью (водой, нефтью, промывочной жидкостью) или газовой средой, путем простреливания кумулятивными зарядами обсадной колонны, слоя цемента, горной породы в заданном направлении с целью создания притока углеводородов.
7
Известны аналогичные технические решения, содержащие отдельные секции, соединенные между собой узлами соединения секций с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними секциями, каждая из секций имеет корпус, расположенный в корпусе каркас и соединенный с корпусом через подшипники, расположенные в каркасе кумулятивные заряды, бустеры и детонирующий шнур, соединенные между собой (см., например, описания изобретений к патентам РФ №2241823, МПК Е21В 43/119, Е21В 43/117, Е21В 43/00, Е21В 43/02, дата публикации 27.11.2008; №2280150, МПК Е21В 43/117 (2006.01), Е21В 43/119 (2006.01), дата публикации 20.07.2006; №2440487, МПК Е21В 43/117 (2006.01), дата публикации 15.06.2010; описание полезной модели к патенту RU 78521, МПК Е21В 43/117 (2006.01), дата публикации 27.11.2008).
Недостатком аналогичных решений является сложность конструкции.
Ближайшим аналогичным техническим решением является модульный перфоратор с ориентируемым кумулятивными зарядами для горизонтальных скважин, содержащий отдельные секции, соединенные между собой узлами соединения секций с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними секциями, каждая из секций имеет корпус, расположенный в корпусе каркас и соединенный с корпусом через подшипники, расположенные в каркасе кумулятивные заряды, бустеры и детонирующий шнур, соединенные между собой (см., например, описание полезной модели к патенту RU 78521, МПК Е21В 43/117 (2006.01), дата публикации 27.11.2008).
Недостатком ближайшего аналогичного решения является сложность конструкции.
Технический результат выражается в упрощении конструкции.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что перфоратор самоориентируемый содержит отдельные секции, соединенные между собой узлами соединения секций с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними секциями, каждая из секций имеет корпус, расположенный в корпусе каркас и соединенный с корпусом через подшипники, расположенные в каркасе кумулятивные заряды, бустеры и детонирующий шнур, соединенные между собой, отличается от ближайшего аналога тем, что каркас выполнен в виде отрезка толстостенной трубы с поперечными отверстиями, образующими гнезда для кумулятивных зарядов с заданным шагом и ориентацией, между которыми на одной из продольных половин каркаса выполнены выборки, с формой, определяемой местом расположения краев поперечных отверстий и обеспечивающей образование с ними перемычек.
Сущность технического решения поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - вид в продольном сечении;
фиг. 2 - вид в продольном сечении одной нижней секции в модульном исполнении;
фиг. 3 - вид в продольном сечении средней секции в модульном исполнении;
фиг. 4 - вид в продольном сечении соединения секций;
фиг. 5 - вид спереди на каркас в варианте расположения поперечных отверстий с одной боковой стороны каркаса;
фиг. 6 - вид слева на каркас в варианте расположения поперечных отверстий на одной боковой стороне каркаса;
фиг. 7 - вид спереди на каркас в варианте расположения соседних поперечных отверстий на одной боковой стороне каркаса с углом между осями отверстий 30°;
фиг. 8 - вид слева на каркас в варианте расположения поперечных отверстий на одной боковой стороне каркаса с углом между осями отверстий 30°;
фиг. 9 - вид спереди на каркас в варианте расположения соседних поперечных отверстий поочередно на противоположных сторонах каркаса;
фиг. 10 - вид слева на каркас в варианте расположения соседних поперечных отверстий поочередно на противоположных сторонах каркаса.
Перфоратор самоориентируемый содержит отдельные секции, соединенные между собой узлами соединения секций с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними секциями. Каждая из секций имеет корпус 1, расположенный в корпусе каркас 2 и соединенный с корпусом 1 через подшипники 3, расположенные в каркасе 2 кумулятивные заряды 4, бустеры 5 и детонирующий шнур 6, соединенные между собой. Каркас 2 выполнен в виде отрезка толстостенной трубы с поперечными отверстиями 7, образующими гнезда для кумулятивных зарядов 4 с заданным шагом и ориентацией. Между поперечными отверстиями 7 на одной из продольных половин каркаса 2 выполнены выборки, с формой, определяемой местом расположения краев поперечных отверстий 7 и обеспечивающей образование с ними перемычек 8 (фиг. 1 - 10).
Перфоратор самоориентируемый, спускаемый на насосно-компрессорных трубах, содержит наконечник 9, установленный в нижней части корпуса 1 и переводник верхний 10, установленный в верхней части корпуса 1 (фиг. 1). Переводник верхний 10 служит для соединения с инициирующей головкой (гидравлической или универсальной). Для соединения двух секций перфоратора самоориентируемого используется переходник 11 с имеющимся в нем гнездом под втулку бустера 12, в которой устанавливается бустер 5, обеспечивая тем самым сохранение детонационной цепи (фиг. 1, 2, 3, 4). В верхнем конце каркаса 2 установлена втулка верхняя 13 с размещенным на ней подшипником 3. Во втулке верхней 13 установлена втулка резиновая 14 и винт зажимной 15, через отверстия которых проходит детонирующий шнур 6 (фиг. 1, 2, 3). В нижнем конце нижнего каркаса 2 установлена втулка каркаса нижняя 16 с размещенным на ней подшипником 3, с втулкой резиновой 22, винтом зажимным 23 (фиг. 2).
Подшипники 3 могут быть выполнены в виде шарикоподшипников или роликовых подшипников. В отдельных вариантах подшипники 3 могут быть выполнены в виде подшипников скольжения.
В средних секциях перфоратора самоориентируемого в модульном исполнении в верхнем и нижнем концах корпуса 1 установлены части узла универсального соединения передачи детонации 17 (фиг. 2, 3). В верхней части корпуса 1 установлена головка 18 с втулкой головки 19 и кольцом в сборе 24. В нижней части корпуса 1 установлен наконечник 20 с гайкой 21, втулкой резиновой 22, винтом зажимным 23 и бустером 5 (фиг. 3).
Секции перфоратора самоориентируемого при необходимости получения большой длины соединяются своими корпусами 1 посредством переходника 11 с установленной в нем втулкой бустера 12 с бустером (фиг. 4). От бустера детонирующий шнур 6 через осевое отверстие переходника 11 проложен к кумулятивным зарядам 4 через втулку верхнюю 13 каркаса 2, втулку резиновую, винт зажимной 15 (фиг. 4).
Каркас 2 в варианте расположения поперечных отверстий 7 на одной боковой стороне каркаса 2 с направлением кумулятивных зарядов 4 в одну сторону имеет выполненные в нем выборки 25, с формой, определяемой местом расположения краев поперечных отверстий 7 и обеспечивающей образование с ними перемычек 8 (фиг. 5, 6). Выборки 25 расположены на одной из боковых сторон каркаса 2 и обеспечивают смещение центра тяжести каркаса 2 относительно его продольной оси.
Каркас 2 может быть выполнен во втором варианте расположения поперечных отверстий 7 на одной боковой стороне каркаса 2 с направлением кумулятивных зарядов 4 в одну сторону и с углом между осями соседних кумулятивных зарядов 4 в диапазоне от 5° до 175°. В этом варианте выполнения корпуса 2 выборки 25 расположены на одной из боковых сторон каркаса 2 между краями поперечных отверстий 7 с образованием с ними перемычек 8 и обеспечивают смещение центра тяжести каркаса 2 относительно его продольной оси (фиг. 7, 8).
Каркас 2 может быть выполнен в третьем варианте расположения поперечных отверстий 7 на противоположных сторонах каркаса 2 с направлением кумулятивных зарядов 4 в противоположные стороны и с углом между осями соседних кумулятивных зарядов 4 180°. В этом варианте выполнения корпуса 2 выборки 26 расположены на одной из боковых сторон каркаса 2 между краями поперечных отверстий 7 с образованием с ними перемычек 8 и обеспечивают смещение центра тяжести каркаса 2 относительно его продольной оси. Выборки 26 выполнены формой, несколько отличающейся от формы выборок 25 в первых двух вариантах, что обусловлено расположением поперечных отверстий 7 (фиг. 9, 10).
Самоориентация (проворачивание) каркаса 2 с кумулятивными зарядами 4 происходит за счет установленных на втулках каркаса 13, 16 подшипников 3, благодаря чему каркас 2 (его смещенный центр тяжести) всегда занимает крайнее нижнее положение равновесия (фиг. 1, 2, 3, 4).
На каждый подшипник 3 установлена прессованием обойма 27 или 28 в зависимости от места расположения подшипника 3 в каркасе 2 (верхней или нижней его части) (фиг. 1, 2, 3, 4). Положение подшипника 3 фиксируется установленным стопорным кольцом 29 (фиг. 4).
Обоймы 27 и 28 центрируют каркас 2 с кумулятивными зарядами 4 внутри корпуса 1.
Корпус 1 служит для герметизации зарядного комплекта, включающего детонирующий шнур 6, кумулятивные заряды 4 и бустеры 5.
Предложенное техническое решение обеспечивает получение следующих преимуществ.
Не требуется расположения дополнительных грузов для обеспечения самоориентации в скважине.
Обеспечивает создание каналов в скважине в заданном направлении.
Обеспечивает различный выбор направлений каналов: горизонтально, вертикально вверх, вертикально вверх под углом в диапазоне от 5° до 175° между каналами.
Не требует дополнительных операций для ориентирования зарядов в заданном интервале перфорации.
Обеспечивает возможность одновременной установки в одну секцию перфоратора самоориентируемого зарядов глубокопроникающих и/или зарядов, пробивающих большое отверстие.
Обеспечена простота и быстрая сборка перфоратора самоориентируемого.
Обеспечена возможность использования в составе перфорационной системы SNAKE. В модульном исполнении перфоратора самоориентируемого обеспечивается сокращение времени спуско-подъемных операций