МОДУЛЬНЫЙ ПЕРФОРАТОР
MODULAR PERFORATOR

Изобретение относится к кумулятивным корпусным перфораторам и предназначено для осуществления перфорирования стенок скважин.
Известны аналогичные решения, содержащие отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями, каждый из модулей имеет передаточный заряд, бустеры и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый бустер с первым детонационным шнуром, во второй части узла соединения установлен второй бустер, соединенный со вторым детонационным шнуром (см., например, описание изобретения к патенту RU 2081305, МПК 6 Е21В 43/117, дата публикации 10.06.1997 г.; описание изобретения к заявке RU 9610935, МПК 6 Е21В 43/116, дата публикации 20.07.1998 г., описание изобретения к патенту US 8919253 В2, МПК Е21В 43/11 (2006.1), Е21В 43/1185 (2006.1), дата публикации 30.12.2014; описание изобретения к патенту RU 2519088, МПК Е21В 43/117 (2006.1), дата публикации 10.06.2014 г.).
Недостатком известных аналогов является недостаточно высокая надежность срабатывания.
Ближайшим аналогом является модульный перфоратор, содержащий отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями, каждый из модулей имеет передаточный заряд, бустеры и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый бустер с детонационным шнуром, во второй части узла соединения установлен второй бустер, соединенный со вторым детонационным шнуром (см., например, описание изобретения к патенту RU 2519088, МПК Е21В 43/117 (2006.1), дата публикации 10.06.2014 г.).
Недостатком ближайшего аналога является недостаточно высокая надежность срабатывания, обусловленная конструкций узлов соединения модулей.
Техническим результатом заявленного решения является повышение надежности срабатывания.
Сущность изобретения выражается в том, что оно содержит отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями, каждый из модулей имеет передаточный заряд, бустеры и детонационные каналы на основе детонационных шнуров, соединенные между собой, каждый узел соединения модулей выполнен в виде двух частей, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части узла соединения установлен передаточный заряд, соединенный через первый бустер с детонационным шнуром, во второй части узла соединения установлен второй бустер, соединенный со вторым детонационным шнуром, и отличается от ближайшего аналога тем, что во второй части узла соединения модулей установлена втулка конусная с охватом части второго бустера в конце втулки, фиксирующей положение детонационного шнура и бустеров на концах детонационного шнура посредством винтов зажимных.
Сущность технического решения поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - вид в продольном сечении;
фиг. 2 - вид в продольном сечении повернутых относительно друг друга модулей;
фиг. 3 - вид в продольном сечении размещения модульного перфоратора в части скважины;
фиг. 4 - вид в продольном сечении верхнего модуля.
Модульный перфоратор содержит отдельные модули 1, соединенные между собой узлами соединения 2 модулей 1 с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями 1 (фиг. 3). Узлы соединения 2 модулей 1 имеют передаточные заряды 3. Каждый из модулей 1 имеет детонационные каналы на основе детонационных шнуров 4 или 9, соединенные между собой. Каждый узел соединения 2 модулей 1 выполнен в виде двух частей 5 и 6, соединенных между собой разъемным шарнирным соединением, в первой части 5 узла соединения 2 установлен передаточный заряд 3, соединенный через первый бустер 7 с детонирующим шнуром 4. Во второй части 6 узла соединения 2 установлен второй бустер 8, соединенный со вторым детонирующим шнуром 9. Во второй части 6 узла соединения 2 модулей 1 установлена втулка конусная 10 с охватом части второго бустера 8 в конце втулки 11, фиксирующей положение детонационного шнура 4 или 9 и бустеров 7, 8 на концах детонационного шнура 4 или 9 посредством винтов зажимных 12, 21. (фиг. 1, 2).
Разъемное шарнирное соединение первой части 5 и второй части 6 узла соединения 2 обеспечивает не только соединение и разъединение соседних модулей 1 модульного перфоратора, но и поворот модулей 1 модульного перфоратора на угол ϕ между продольными осями модулей 1 при помещении модульного перфоратора в скважине с криволинейными участками (фиг. 2, 3). Причем наибольший угол ϕ между продольными осями первой части 5 и второй части 6 узла соединения 2 определяется положением кумулятивного корпусного перфоратора, например, с условным диаметром 50 мм в обсадной колонне диаметром 168 мм. Экспериментально подтверждено срабатывание передаточного заряда 3 и второго бустера 8 при наибольшем угле ϕ (фиг. 2).
Передаточный заряд 3 гарантированно пробивает стальную преграду толщиной 45 мм и менее (фиг. 2, 3).
Втулка конусная 10 фокусирует детонационный импульс передаточного заряда 3 на бустер 8, после чего детонация от второго бустера 8 переходит на детонационный шнур 9. Внутренняя форма (конус) втулки конусной 10 обеспечивает передачу детонации от передаточного заряда 3 в торец второго бустера 8. Без втулки конусной 10 при различных углах между продольными осями модулей 1 детонация могла бы передаваться от передаточного заряда 3 не в торец второго бустера 8, а в его среднюю часть, что может вызвать отказ или неполную детонацию второго бустера 8 (фиг. 1, 2).
При сборке модульного перфоратора втулка 11 исключает возможность зажатия детонационного шнура 9 при скручивании и, как следствие, смещение второго бустера 8. При использовании втулки 11 второй бустер 8 гарантированно встает на предназначенное для него место, что повышает надежность передачи детонации. Винт зажимной 12 и винт зажимной 21 обеспечивают фиксацию детонационных шнуров 4 и 9 соответственно, исключают их осевое смещение и, как следствие, исключают перемещение первого бустера 7 и/или второго бустера 8, обжатых на концах детонационных шнуров 4 и 9 соответственно. Смещение первого бустера 7 и/или второго бустера 8 влияет на надежность передачи детонации. Использование зажимных винтов 12 и 21 повышает надежность передачи детонации. Винт зажимной 12 вкручивается во втулку каркаса 20. Втулка 11 в свою очередь вкручивается в винт зажимной 12. Винт зажимной 21 вкручивается во втулку фиксатора 22.
Гайка прижимная 13 с обратным конусом служит для поджатия и центрирования передаточного заряда 3, что повышает надежность передачи детонации (фиг. 1, 2).
В разработанных конструкциях максимальная толщина пробиваемых стальных перегородок составляет не более 10,5 мм, тем самым гарантировано обеспечивается передача детонации от передаточного заряда 3 ко второму бустеру 8 (фиг. 1, 2).
Сохранность узла соединения 2 модульного перфоратора обеспечивается конструкцией и прочностью материала первой части 5 и второй части 6 узла соединения 2.
Результаты проведенных испытаний узла соединения 2 модульного перфоратора с заполнением воздушного зазора между первой частью 5 и второй частью 6 узла соединения 2 стружкой и грунтом получены положительные и подтверждают повышение надежности срабатывания.
При использовании первой части 5 в качестве верхнего крайнего элемента первого верхнего модуля 23 модульного перфоратора, спускаемого на электрическом кабеле, передаточный заряд 3 соединен детонационной цепью 19 с электродетонатором 14, при этом провод 15 после электродетонатора 14 присоединен своим концом винтовым соединением 16 к втулке 17 (фиг. 4). Такая первая часть 5 узла соединения 2 может быть установлена в самый верхний инициирующий модуль 18, используемый при спуске модульного перфоратора на электрическом кабеле, или на гибкой насосно-компрессорной трубе (ГНКТ), или на насосно-компрессорной трубе (НКТ) (фиг. 3).
После установки и снаряжения первой части 5 и второй части 6 узла соединения 2 на соседние модули 1 модульного перфоратора осуществляют соединение модулей 1 посредством разъемного шарнирного соединения узла соединения 2 путем предварительного расположения под углом порядка 90°, введения конца второй части 6 вовнутрь первой части 5 и поворота до совпадения продольных осей модулей 1. Соединение соседних модулей 1 модульного перфоратора может быть осуществлено перед опусканием в скважину (фиг. 1, 2).
После достижения опускаемым в скважину модульным перфоратором требуемого места его расположения инициируют детонационную волну, которая распространяется вдоль перфоратора по детонационным шнурам 4, 9 с преодолением первой части 5 и второй части 6 при срабатывании передаточных зарядов 3 и вторых бустеров 8 с разрушением тонких элементов первой части 5 и второй части 6 узла соединения 2, обращенных друг к другу.