КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД ПЕРФОРАТОРА

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к зарядам перфоратора для вскрытия продуктивного пласта в нефтяных и газовых скважинах.
Известен "Кумулятивный заряд перфоратора" по патенту РФ на изобретение №2432452. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для использования в прострелочно-взрывной аппаратуре для вторичного вскрытия продуктивных пластов. Технический результат - увеличение притока нефти или газа в полость трубы скважины за счет увеличения удельной площади вскрытия обсадной колонны при сохранении достаточной глубины перфорации. Кумулятивный заряд перфоратора содержит корпус, в котором размещена осесимметричная шашка взрывчатого вещества с открытой полостью, при этом к поверхности полости прилегает кумулятивная облицовка, состоящая из конической и сферической или эллиптической кумулятивных частей, сопряженных между собой. Коническая кумулятивная часть является вершиной кумулятивной облицовки, а сферическая или эллиптическая кумулятивная часть имеет продольные кумулятивные канавки. Недостатком кумулятивного заряда перфоратора является недостаточная глубина перфорации.
Известен "Кумулятивный заряд" по патенту РФ на изобретение №1814838 Использование: область взрывных работ, заряды с кумулятивной выемкой. Цель - повышение эффективности действия заряда путем исключения потерь энергии кумулятивной струи. Сущность изобретения: установка запирающей линзы на упругопластичной прокладке непосредственно на кумулятивной выемке. Кумулятивный заряд содержит шашку основного ВВ 1 с большой скоростью детонации, по оси которой выполнена цилиндрическая выемка 2 облицованная металлом, над выемкой на упругопластичной прокладке 3 установлена запирающая линза 4 в виде усеченного конуса. Линза заполнена ВВ со скоростью детонации, меньшей чем скорость детонации шашки ВВ. Высота запирающей линзы рассчитана по формуле. В вершине шашки ВВ размещен детонатор. Положительный эффект: повышение эффективности взрывного действия, повышение безопасности действия из-за отсутствия осколков массивной инертной линзы. Недостатком кумулятивного заряда является недостаточная глубина перфорации продуктивного пласта.
Известен "Кумулятивный заряд перфоратора с двухслойной облицовкой" по патенту РФ на изобретение №2347065. Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к изготовлению кумулятивных зарядов перфоратора для вторичного вскрытия продуктивных нефтяных и газовых скважин. Технический результат - повышение гидродинамического качества пробиваемого канала, увеличение глубины канала, равномерность диаметра и отсутствие пестообразования. Кумулятивный заряд перфоратора содержит корпус с размещенной в нем профилированной шашкой ВВ, имеющей кумулятивную выемку, покрытую облицовкой, состоящей из двух слоев: внутреннего и наружного. При этом внутренний слой облицовки изготовлен из смеси порошков меди и вольфрама в соотношении 40:60 мас.%, а наружный слой состоит из смеси порошков перхлорат калия и алюминия в соотношении 80:20 мас.% соответственно. Недостатком кумулятивного заряда является низкая эффективность воздействия на пласт.
Известен "Заряд перфоратора" по патенту РФ на изобретение №2250359 Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к зарядам перфоратора для вскрытия продуктивного пласта в нефтяных и газовых скважинах. Обеспечивает увеличение глубины перфорационного канала при относительно неизменном его диаметре, исключение возможности закупоривания канала пластом. Сущность изобретения: заряд включает осесимметричные шашку взрывчатого вещества в корпусе, открытую полость в виде сферического сегмента в теле шашки, детонатор и двухслойную облицовку полости, выполненную с внутренним диаметром основания d, равным 0,8-0,85 диаметра основания D шашки. Двухслойная облицовка выполнена с прогибом по оси, равным 0,30-0,35 d. Внутренний слой облицовки, обращенный к полости, состоит из материала с меньшей удельной массой, например из алюминия, а наружный слой облицовки, обращенный к шашке взрывчатого вещества, выполнен из материала с большей удельной массой, например из меди, с толщиной, равной 0,030-0,035 d. Отношение удельных масс внутреннего и наружного слоев облицовки находится в пределах 0,15-0,23 и соответственно отношение их толщин равно 0,5-0,8. Недостатком кумулятивного заряда является низкая эффективность воздействия на пласт.
Известно "Устройство заряда кумулятивного перфоратора" по патенту РФ на изобретение №2160828 Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при вторичном вскрытии продуктивных пластов в эксплуатационных скважинах, обеспечивает увеличение пробивной способности и уменьшение размеров песта. Он заполнен взрывчатым веществом. На торцевой стенке корпуса установлен промежуточный детонатор, с противоположной стороны - кумулятивная выемка с облицовкой. Между ними находится экран в виде пластины. Он расположен в непосредственной близости от детонатора и образует с торцевой и боковой стенками корпуса канал для прохождения волны детонации, поперечный размер которого равен критическому диаметру. Угол при вершине кумулятивной выемки подобран так, что волна детонации подходит перпендикулярно к середине боковой поверхности выемки. Недостатком устройства заряда кумулятивного перфоратора является недостаточная глубина перфорации продуктивного пласта.
Известен "Герметичный кумулятивный заряд бескорпусного перфоратора" по патенту РФ на полезную модель №26325. Заряд включает оболочку, внутри которой размещены кумулятивная воронка и взрывчатое вещество, а также крышку и уплотняющую прокладку. Оболочка выполнена из стали, склонной к разрушению на мелкие осколки при нагрузках взрывом, и имеет поверхности боковой стенки в форме круглого прямого цилиндра или близкой к ней, с отклонением от цилиндрической, не превышающей размера одной максимальной толщины стенки оболочки на каждые пятнадцать миллиметров длины в направлении оси симметрии оболочки. Кумулятивная воронка выполнена из смеси порошков, и поверхности боковых стенок кумулятивной воронки размещаются между двумя поверхностями круглого прямого конуса с углами при вершинах 61 и 85°, расположенными одна внутри другой так, что их вершины совпадают с вершинами боковых поверхностей кумулятивной воронки. Внешняя боковая поверхность его крышки имеет форму, размещающуюся между двумя круглыми прямыми коническими поверхностями с углами при вершинах 88 и 118°, расположенными одна внутри другой так, что их вершины совпадают с вершиной внешней боковой поверхности крышки. Недостатком является недостаточная эффективность перфорации продуктивного пласта.
Известен "Кумулятивный заряд перфоратора" по патенту РФ на изобретение №2065933 (прототип) Использование: при вскрытии скважин преимущественно нефтяных. Обеспечивает увеличение глубины канала, пробиваемого перфоратором в грунте. Сущность изобретения: устройство содержит корпус. В корпусе помещено взрывчатое вещество (ВВ) с кумулятивной выемкой. Она образована конической поверхностью и покрыта облицовкой. Отношение минимального радиуса конической поверхности облицовки к ее максимальному радиусу составляет 0,35-0,7. Кроме того, в каждом поперечном сечении устройства отношение диаметра кумулятивной выемки ВВ к наружному диаметру последнего составляет не менее 0,6. Кроме того, конус образованный кумулятивной выемкой имеет округленную вершину. Угол полураствора конуса составляет 19-23°. Недостатком кумулятивного заряда перфоратора является недостаточная глубина перфорации.
Задачами создания полезной модели являются: увеличение глубины перфорации за счет повышения эффективности действия заряда на нефтегазоносный пласт.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что кумулятивный заряд перфоратора включающий детонатор установленный в прессованной шашке бризантного взрывчатого вещества цилиндрической, конической пли овальной формы с внешней оболочкой и с кумулятивной выемкой в которой установлена воронка, причем в состав взрывчатого вещества входит высокоэнергетический композиционный материал. Между кумулятивной выемкой во взрывчатом веществе и воронкой выполнена полость заполненная высокоэнергетическим композиционным материалом. Между взрывчатым веществом и оболочкой выполнено не менее одной полости заполненной высокоэнергетическим композиционным материалом. Взрывчатое вещество выполнено с центральной полостью открытой в сторону воронки и заполненной высокоэнергетическим композиционным материалом. Воронка выполнена пустотелой и заполнена высокоэнергетическим композиционным материалом. В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок нано размерного алюминия.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении кумулятивного заряда применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1…3, где:
на фиг.1 приведен кумулятивный заряд в котором высокоэнергетический композиционный материал заполняет полость между кумулятивной выемкой во взрывчатом веществе и воронкой,
на фиг.2 приведен кумулятивный заряд в котором высокоэнергетический композиционный материал заполняет полость между взрывчатым веществом и оболочкой,
на фиг.3 приведен кумулятивный заряд в котором высокоэнергетический композиционный материал заполняет центральную полость открытую в сторону воронки.
Кумулятивный заряд перфоратора состоит из детонатора 1 установленного в прессованной шашке бризантного взрывчатого вещества 2 цилиндрической, конической пли овальной формы с внешней оболочкой 3 и с кумулятивной выемкой 4 в которой установлена воронка 5, причем в состав взрывчатого вещества входит высокоэнергетический композиционный материал. Между кумулятивной выемкой 4 во взрывчатом веществе и воронкой 5 может быть выполнена полость 6 заполненная высокоэнергетическим композиционным материалом. Между взрывчатым веществом 2 и оболочкой 3 может быть выполнено не менее одной полости 7 заполненной высокоэнергетическим композиционным материалом. Взрывчатое вещество 2 может быть выполнено с центральной полостью 8 открытой в сторону воронки 5 и заполненной высокоэнергетическим композиционным материалом. Воронка 5 может быть выполнена пустотелой и заполнена высокоэнергетическим композиционным материалом. В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок нано размерного алюминия.
Кумулятивный заряд перфоратора работает следующим образом. На геофизическом кабеле перфоратор спускается в интервал обработки. Взрывным патроном и детонирующим шнуром инициируется детонатор 1 и взрывчатое вещество 2. Кумулятивный заряд взрывается, высокоэнергетический композиционный материал из полостей 6, 7, 8 усиливает воздействие кумулятивного заряда. Образуется струя раскаленных газов и металла, которая с высокой скоростью вскрывает пласт. Кумулятивная струя создает канал, от протяженности которого зависит величина притока добываемого продукта. Длина канала зависит от скорости кумулятивной струи и давлении воздействия на продуктивный пласт. Применение в качестве высокоэнергетического композиционного материала порошка нано размерного алюминия увеличивает скорость детонации от 4380 м/с до 5070 м/с. При этом увеличивается скорость горения и давление действующее на пласт, что повышает эффективность перфорации пласта и увеличивает дебит добычи нефти.
Применение полезной модели позволило:
1. Повысить эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты.
2. Увеличить глубину перфорации продуктивного пласта
3. Повысить скорость и энергию кумулятивной струи
4. Повысить или восстановить пропускные свойства прилегающей к скважине породы
5. Увеличить дебит нефти и газа