КУМУЛЯТИВНЫЙ СКВАЖИННЫЙ ПЕРФОРАТОР
CUMULATIVE PERFORATING GUN

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для добычи нефти, газа, воды или других полезных ископаемых, например, в виде шлама из буровых скважин, а более конкретно - к устройствам для перфорирования скважин - кумулятивным скважинным перфораторам.
Известен кумулятивный скважинный перфоратор по патенту РФ №2059806 (заявка №5009191/03), МКИ Е21В 43/117, содержащий трубчатый корпус, выполненный из отдельных модулей, шарнирно соединенных между собой с возможностью пространственного отслеживания профиля скважины, в корпусе каждого модуля смонтированы вкладыши из пеноматериала с ориентированными в разных направлениях гнездами для кумулятивных зарядов и с боевой цепью, которая выполнена в виде гибкой огневой связи с возможностью последовательного инициирования от модуля к модулю.
К недостаткам такого перфоратора относятся:
- невысокие эксплуатационные возможности, обусловленные необходимостью выполнения большого количества сборочных операций непосредственно перед применением перфоратора, что приводит к непроизводительным потерям времени при сборке перфоратора;
- ненадежность работы огневой связи из-за возможного некачественного соединения модулей по огневым цепям;
- низкая технологичность изготовления корпусов модулей, так как для обеспечения необходимой для данной конструкции однозначной механической и огневой связи модулей требуются дополнительные конструктивные элементы и совместная обработка корпусов модулей;
- недостаточная безопасность собранного перфоратора, так как оболочка огневой цепи для обеспечения ее гибкости выполняется относительно тонкой.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, выбран кумулятивный скважинный перфоратор (пат. РФ №2081305, МКИ Е21В 43/117, опубл. 10.06.97), содержащий корпус, выполненный из отдельных модулей, соединенных между собой переходниками с устройствами передачи детонации, каждый из которых выполнен из двух шарнирно соединенных звеньев с продольными и соосными каналами, заполненными ВВ, выполненными одно с головкой, а другое с ложементом, расположенным внутри корпуса звена, причем в последнем выполнены сопряженные друг с другом паз и отверстия.
Недостатками данного перфоратора являются технологические сложности и трудоемкость при изготовлении сферических поверхностей ложемента в корпусе звена и сферической головки, а также ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные неравномерной плотностью перфорации по длине скважины из-за наличия на концах трубчатого корпуса конструктивных элементов - крышек, обеспечивающих размещение шарнирного соединения, герметизацию модуля и его целостность после проведения перфорации, и ненадежностью соединения, ограничивающей максимально допустимое количество модулей, используемых одновременно из-за расклинивания при осевом нагружении сферической головкой паза в корпусе звена, приводящей к расцеплению модулей при нагрузке выше предельно допустимой.
Задачей заявляемого изобретения является создание перфоратора, имеющего расширенные эксплуатационные возможности с обеспечением надежного соединения модулей.
Это достигается тем, что в кумулятивном скважинном перфораторе, содержащем корпус, выполненный из отдельных модулей, соединенных между собой переходниками с устройствами передачи детонации, каждый из которых выполнен из двух шарнирно соединенных звеньев с продольными и соосными каналами, заполненными ВВ, выполненными одно с головкой, а другое с ложементом, расположенным внутри корпуса звена, причем в последнем выполнены сопряженные друг с другом паз и отверстия, одно звено имеет Т-образную форму с круглыми цилиндрическими опорными поверхностями полки, а ложемент другого звена выполнен в форме круглого цилиндра, соответствующего опорным поверхностям полки, ось которого перпендикулярна продольной оси звена.
Технический результат заключается в том, что удалось обеспечить фиксированное угловое положение модулей друг относительно друга с обеспечением ориентированного воздействия на продуктивный пласт кумулятивными зарядами, устранить расклинивающий эффект сферической головки на паз корпуса звена, обеспечив надежность соединения, и уменьшить трудозатраты при его изготовлении.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки (одно звено имеет Т-образную форму с круглыми цилиндрическими опорными поверхностями полки, а ложемент другого звена выполнен в форме круглого цилиндра, соответствующего опорным поверхностям полки, ось которого перпендикулярна продольной оси звена) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
На фиг.1, фиг.2 и фиг.3 представлено шарнирное соединение модулей.
Шарнирное соединение модулей (фиг.1, фиг.2, фиг.3) состоит из двух звеньев: Т-образной головки 1 с опорной цилиндрической поверхностью А (фиг.1) и корпуса 2 с цилиндрическим внутренним ложементом, представляющим несквозное отверстие Б (фиг.1), перпендикулярное оси корпуса 2, диаметром, равным диаметру В (фиг.2) цилиндрической поверхности Т-образной головки 1. В корпусе 2 имеются перпендикулярные друг другу пазы Г (фиг.1) и Д (фиг.2). В корпусе 2 и Т-образной головке 1 расположены соосные осям звеньев каналы Е и Ж (фиг.1), внутри которых, в зоне передачи детонации от звена к звену, установлены передающая 3 и приемная 4 шашки из взрывчатого состава и детонирующий шнур 5 для передачи импульса к зарядам.
Работа шарнирного соединения заключается в следующем.
Звенья собираемых модулей устанавливаются под углом сборки Ω (фиг.2) один относительно другого. При этом Т-образная головка 1 звена шарнирного соединения одного из модулей ориентируется относительно поперечного паза Д корпуса 2 звена шарнирного соединения другого модуля, после чего перемещается в него до упора во внутреннюю поверхность ложемента корпуса 2. Затем звено с Т-образной головкой 1 поворачивается относительно оси ложемента корпуса 2 на угол сборки Ω, при этом шейка Т-образной головки 1 перемещается в продольный паз Г корпуса 2. Силовое замыкание модулей осуществляется по цилиндрическим поверхностям Т-образной головки и ложемента корпуса 2, что обеспечивает фиксированное угловое положение модулей друг относительно друга с обеспечением ориентированного воздействия на продуктивный пласт кумулятивными зарядами, а также при растягивающей нагрузке не вызывает расклинивающего эффекта Т-образной головки 1 на продольный паз Г корпуса 2.
Использование данного изобретения позволит увеличить прочность шарнирного соединения, а также снизить трудоемкость изготовления перфоратора и, как следствие, его себестоимость.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
- в кумулятивном скважинном перфораторе, предназначенном для перфорирования скважин, улучшены технологические возможности и снижена трудоемкость при изготовлении сопрягающихся поверхностей переходников с увеличением надежности шарнирного соединения модулей перфоратора;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных выше конструктивных решений, а именно получено надежное шарнирное соединение модулей перфоратора за счет устранения расклинивающего эффекта сферической головки на паз корпуса звена;
- кумулятивный скважинный перфоратор, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».