ГОЛОВКА СТРЕЛЯЮЩАЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ДЛЯ ПЕРФОРАТОРА КУМУЛЯТИВНОГО

Полезная модель относится к средствам обеспечения прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах.
Головки стреляющие служат для активации кумулятивных корпусных перфораторов, спускаемых на насосно-компрессорных трубах (НКТ). К числу известных головок можно отнести гидравлическую головку стреляющую модели №401 фирмы Innicor. Принцип действия известной головки позволяет перфорационным системам детонировать посредством прокачивания металического шар в неопренновой оболочке с поверхности. Перед перфорацией стальной шар опускается вниз в специальное углубление в поршне, давление прикладывается с поверхности по столбу жидкости в НКТ над головкой стреляющей, воздействуя на поршень и прикрепленную сборку, которая надежно закреплена определенным количеством срезных штифтов. Срезные штифты специально разработанны и сделаны таким образом, что они специально дробяться при определенно заданном давлении: количество срезных штифтов определяется по давлению, при котором срабатывает головка. Дробление штифтов позволяет прикладываемому давлению воздействовать за запальный штырь присоединенный к поршню, что приводит к срабатыванию инициирующего устройства, взрывная энергия которого через детонатор передается перфоратору.
Известная головка сочетаемая со многими существующими перфорационными системами достаточна надежна в эксплуатации, обеспечивая активацию перфорационных систем в скважинах в вертикальных, наклонно-направленных.
Недостатком известных конструкций гидромеханических стреляющих головок является их разделение по принципу инициирования - от динамического действия штанги, либо с помощью прокачивания шара, что существенно снижает их универсальность. Кроме того, известные конструкции характеризуются установкой ударного детонатора со стороны запального штыря, что, в свою очередь, обуславливает необходимость установки ударного детонатора во время сборки головки, а его извлечение, при необходимости, только после предварительного извлечения запального штыря. Подобная особенность оказывает существенное влияние на безопасность всего процесса как сборки головки в частности, так и снаряжения перфоратора в целом, в особенности, в полевых условиях.
Предлагаемая конструкция направлена на устранения перечисленных недостатков известной головки, при этом технический результат, который может быть получен при ее реализации, заключается в повышении универсальности конструкции за счет обеспечения возможности работы в вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважинах, вызванного универсальностью процесса инициирования головки, а также в повышении безопасности как процесса снаряжения головки и перфоратора в частности, так и прострелочно-взрывных работ в целом.
Для достижения поставленного результата предлагается в известной головке стреляющей (ГС) для перфоратора кумулятивного, содержащей переводник нижний с установленными в нем детонатором и узлом бойка и соединенного с корпусом с поперечными сквозными отверстиями (циркуляционными отверстия), где узел бойка размещен внутри переводника, а боек установлен с возможностью контакта с ударным детонатором, ударный детонатор устанавливается в переводнике нижнем с противоположной узлу бойка стороны, узел бойка выполнен в виде корпуса бойка и размещенного на нем цилиндрического стакана фиксируемый посредством срезных штифтов, а боек размещен с возможностью перемещения в корпусе бойка. Боек в корпусе бойка удерживается шестью шариками, которые в свою очередь не могут высвободиться из-за стакана. Штифты удерживаются от выпадения уплотнительным кольцом.
Варианты исполнения головки предполагают выполнение в переводнике нижнем перемычки со сквозным отверстием, при этом узел бойка установлен в корпусе с одной стороны перемычки, а ударный детонатор - с другой; выполнение на наружной стороне дна цилиндрического стакана выступа с лункой; выполнение в корпусе над узлом бойка конической проточки с уклоном в направлении такого узла.
Полезная модель иллюстрируется изображением общего вида.
Заявленная ГС гидромеханическая для перфоратора кумулятивного состоит из механической и взрывной частей. Механическая часть включает корпус 1 с поперечными сквозными отверстиями (циркуляционными отверстия), навинченный на переводник нижний 2. В переводник нижний ввинчен узел бойка, состоящий из корпуса бойка 3, бойка 4 и установленного на корпусе бойка стакана 5 со сквозными отверстиями, зафиксированного посредством штифтов 6. Штифты от выпадения зафиксированы посредством уплотнительного кольца, а боек зафиксирован от передвижения вниз (к ударному детонатору) посредством шариков 7. Взрывная часть ГС состоит из втулки 8 с ударным детонатором 9, вкрученной в переводник нижний до упора в уплотнительные кольца на перемычке 10 со стороны, противоположной узлу бойка. Важность именно такого расположения детонатора будет разъяснена ниже. В корпусе над узлом бойка выполнена конусная проточка 11 с уклоном в направлении узла бойка.
Общий принцип работы заявленной головки состоит в присоединении к переводнику нижнему ГС собственно перфоратора, например, посредством переходника, а к корпусу ГС колонны НКТ. Внутренняя полость корпуса сообщается с полостью колонны НКТ, а для сообщения полости колонны НКТ с затрубным пространством в стенках корпуса выполнены упомянутые поперечные сквозные отверстия (циркуляционные отверстия). После установки перфоратора в требуемом интервале перфорации внутрь колонны НКТ, например, вбрасывают штангу (не показана) или прокачивают шар 12 (в состав головки не входит), от усилия которых на стакан 5 срезаются штифты 6, стакан двигается вниз, освобождая шарики 7, выводя, тем самым, из зацепления боек 4. Гидростатическое давление затрубного пространства через сквозные отверстия в корпусе и в стакане воздействует на боек, который, двигаясь вниз, ударяет детонатор 9.
Возможность достижения поставленного результата в части повышения безопасности взрывных работ обусловлена указанной выше установки детонатора со стороны, противоположной узлу бойка. Конструктивно это реализовано простым переносом расположения посадочного места втулки детонатора на противоположную перемычке 10 сторону, однако преимущества такого переноса очевидны, позволяя реализовать возможность установки ударного детонатора непосредственно перед навинчиванием перфоратора и спуском всей конструкции в целом, не требуя для целей установки предварительного извлечения узла бойка. Кроме того, срабатывание бойка происходит от силового воздействия на стакан, достаточного для среза штифтов (не менее 20 МПа) и наличия внешнего давления не менее 1 МПа, при этом усилие среза можно регулировать за счет изменения материала штифтов
Возможность повышения универсальности заявленной конструкции обусловлена применение для инициации головки стреляющей как штанги, так и шара в известных головках стреляющих существует разделение по принципу инициирования - от динамического действия штанги, либо от гидростатического при помощью прокачивания шара. Не меняя конструкции головки стреляющей можно регулировать усилие среза штифтов, за счет изменения материала. К числу дополнительных конструктивных достоинств заявленной конструкции следует также отнести то, что все ее составные части (за исключением расходных материалов: колец уплотнительных, штифтов и пр.) имеют возможность многократного применения.