RU2388903C2

RU2388903C2 - Device and method of energy control of explosion in well bore

Info

Publication number: RU2388903C2
Application number: RU2006107182/03A
Authority: RU
Inventors: Хаоминг ЛИ (US); Хаоминг ЛИ; Шанталь СМИТМАН (US); Шанталь СМИТМАН; Клод Д. ДЖОУНС (US); Клод Д. ДЖОУНС; Фредерик Ст. ЛЕММЕ (US); Фредерик Ст. ЛЕММЕ
Original assignee: Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2010-05-10
Also published as: GB2430479A; GB0602068D0; RU2006107182A; US20060201371A1; NO20061053L; GB2430479B; CA2535239C; CA2535239A1

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: device includes explosive charge and at least one element capable of influencing explosion energy released with explosive charge after detonation, and containing the first part for absorption of explosion energy, which has the first thickness, and the second part to direct explosion energy, which has the second thickness. As per the first absorption version, cover or another obstructive element can be located directly near explosive charge prior to detonation. Size and arrangement of element relative to explosive charge can vary so that optimum explosion orientation can be reached. Annular element having a through hole can be used for direction of explosion energy of charge after detonation.

EFFECT: effective control of explosion energy in well bore, increasing safe use of cumulative perforators.

22 cl, 10 dwg

Description

Настоящее изобретение относится в целом к перфораторам, используемым в скважинах, и более конкретно, к устройству и способу для управления энергией взрыва заряда взрывчатого вещества в скважинном перфораторе в стволе скважины.The present invention relates generally to perforators used in wells, and more particularly, to a device and method for controlling the explosive charge energy of an explosive in a downhole perforator in a wellbore.

Устройство, такое как скважинный перфоратор, может быть спущено в скважину и детонировано для создания разрывов в прилегающем пласте. После детонации скважинного перфоратора текучая среда протекает обычно в скважину и на поверхность через насосно-компрессорную трубу, расположенную внутри скважины.A device, such as a downhole perforator, can be lowered into the well and detonated to create gaps in an adjacent formation. After detonation of the downhole perforator, fluid usually flows into the well and to the surface through a tubing located inside the well.

Обычно скважинные перфораторы, включающие корпуса перфоратора и кумулятивные заряды, установленные на/в корпусах перфоратора, спускаются через насосно-компрессорные трубы или другие трубы к требуемому интервалу скважины. Кумулятивные заряды, которые несет скважинный перфоратор, часто взрываются в нескольких направлениях по окружности ствола скважины. После взрыва кумулятивные заряды создают перфорационные струи, которые формируют отверстия в окружающей колонне, а также углубляют перфорационные каналы в окружающий пласт.Typically, downhole drills, including perforator bodies and cumulative charges mounted on / in the perforator bodies, are lowered through tubing or other pipes to the desired interval of the well. The cumulative charges carried by the downhole gun often explode in several directions around the circumference of the wellbore. After the explosion, the cumulative charges create perforation jets that form holes in the surrounding column, as well as deepen the perforation channels into the surrounding formation.

Может потребоваться управлять количеством энергии, например уменьшить или сфокусировать, выделенной зарядом взрывчатого вещества. Например, в некоторых случаях может быть целесообразным прорвать корпус перфоратора (или другую пустотелую камеру или герметичную полость) без вскрытия окружающей колонны и/или вскрытия скважинного пласта.It may be necessary to control the amount of energy, for example to reduce or focus, released by the explosive charge. For example, in some cases it may be appropriate to break through the perforator body (or other hollow chamber or pressurized cavity) without opening the surrounding string and / or opening the wellbore.

Известно устройство для управления энергией взрыва в стволе скважины, содержащее заряд взрывчатого вещества и, по меньшей мере, один элемент, способный влиять на энергию взрыва, выделяемую зарядом взрывчатого вещества после детонации (см., например, патент России 6408 U1, 16.04.98).A device is known for controlling the energy of an explosion in a wellbore containing an explosive charge and at least one element capable of influencing the explosion energy released by an explosive charge after detonation (see, for example, Russian patent 6408 U1, 04.16.98) .

Целью настоящего изобретения является создание устройства и способа, обеспечивающих эффективное управление энергией взрыва в стволе скважине.The aim of the present invention is to provide a device and method for efficiently controlling the energy of an explosion in a wellbore.

Согласно изобретению создано устройство для управления энергией взрыва в стволе скважины, содержащее заряд взрывчатого вещества и, по меньшей мере, один элемент, способный влиять на энергию взрыва, выделяемую зарядом взрывчатого вещества после детонации, содержащий первую часть для поглощения энергии взрыва, имеющую первую толщину, и вторую часть для направления энергии взрыва, имеющую вторую толщину, превышающую первую толщину.According to the invention, a device is developed for controlling the energy of an explosion in a wellbore, containing an explosive charge and at least one element capable of influencing the explosion energy released by an explosive charge after detonation, comprising a first part for absorbing explosion energy having a first thickness, and a second part for directing explosion energy having a second thickness greater than the first thickness.

По меньшей мере, часть указанного элемента может состоять из хрупкого материала, выбранного из группы, состоящей из пластика, полимера, металла, целлюлозы и резины.At least a portion of said element may consist of a brittle material selected from the group consisting of plastic, polymer, metal, cellulose and rubber.

Указанный элемент может содержать стенки, формирующие, по меньшей мере, одну полость. Полость может быть предназначена для проведения энергии взрыва. Полость может иметь в целом цилиндрическую конфигурацию или коническую конфигурацию.The specified element may contain walls forming at least one cavity. The cavity can be designed to conduct energy of the explosion. The cavity may have a generally cylindrical configuration or a conical configuration.

Заряд взрывчатого вещества может представлять собой кумулятивный заряд.An explosive charge may be a cumulative charge.

Указанный элемент может содержать крышку заряда.The specified element may contain a charge cover.

Устройство может дополнительно содержать кожух для установки заряда взрывчатого вещества и элемента в скважинный перфоратор.The device may further comprise a casing for installing the explosive charge and the element in the downhole drill.

Устройство может дополнительно содержать оболочку, образующую углубленную область, а указанный элемент содержит крышку заряда, имеющую первую часть и вторую часть и, по меньшей, мере частично расположенную в углубленной области.The device may further comprise a shell forming a recessed region, and the specified element contains a charge cover having a first part and a second part and at least partially located in the recessed region.

Крышка заряда может содержать первую поверхность, обращенную к углубленной области, и вторую поверхность, обращенную от углубленной области и по существу расположенную на одном уровне с внешним ободом стенки оболочки заряда, определяющим внешний периметр углубленной области.The charge cover may comprise a first surface facing the recessed region and a second surface facing away from the recessed region and substantially located at the same level as the outer rim of the wall of the charge shell defining the outer perimeter of the recessed region.

Указанный элемент может содержать крышку заряда, имеющую первую и вторую части и являющуюся по существу плоской.The specified element may contain a charge cover having a first and second part and which is essentially flat.

В другом варианте выполнения устройство для управления энергией взрыва в стволе скважины содержит заряд взрывчатого вещества для размещения в скважинном перфораторе и, по меньшей мере, один элемент, способный влиять на энергию взрыва, выделяемую указанным зарядом взрывчатого вещества после детонации, имеющий стенки, формирующие, по меньшей мере, одну полость для направления энергии взрыва, размещенный между зарядом взрывчатого вещества и скважинным перфоратором и содержащий первую часть для поглощения энергии взрыва, имеющую первую толщину, и вторую часть для направления энергии взрыва, имеющую вторую толщину, превышающую, первую толщину.In another embodiment, a device for controlling the energy of an explosion in a wellbore comprises an explosive charge for placement in a downhole perforator and at least one element capable of influencing the explosion energy released by said explosive charge after detonation, having walls forming at least one cavity for directing the energy of the explosion, located between the explosive charge and the downhole perforator and containing a first part for absorbing the energy of the explosion, having a first lschinu and a second portion for directing energy explosion having a second thickness greater than a first thickness.

Полость может иметь в целом цилиндрическую конфигурацию или коническую конфигурацию.The cavity may have a generally cylindrical configuration or a conical configuration.

Согласно изобретению создан также способ управления энергией взрыва в стволе скважины, включающий следующие этапы:According to the invention also created a method of controlling the energy of the explosion in the wellbore, comprising the following steps:

использование скважинного перфоратора, содержащего, по меньшей мере, один заряд взрывчатого вещества;the use of a downhole perforator containing at least one explosive charge;

размещение между, по меньшей мере, одним зарядом взрывчатого вещества и скважинным перфоратором, по меньшей мере, одного элемента, способного влиять на энергию взрыва, выделяемую зарядом взрывчатого вещества после детонации, и содержащего первую часть для поглощения энергии взрыва и вторую часть для направления энергии взрыва;placing between at least one explosive charge and a perforator of at least one element capable of influencing the explosion energy released by the explosive charge after detonation, and containing the first part for absorbing the explosion energy and the second part for directing the explosion energy ;

детонация, по меньшей мере, одного заряда взрывчатого вещества.detonation of at least one explosive charge.

Указанный элемент может содержать стенки, формирующие, по меньшей мере, одну полость для направления энергии взрыва.The specified element may contain walls that form at least one cavity for directing the energy of the explosion.

Крышка заряда может содержать первую поверхность, обращенную к углубленной области, и вторую поверхность, обращенную от углубленной области, и при, по меньшей мере, частичном размещении крышки заряда в углубленной области располагают крышку так, что вторая поверхность расположена по существу на, одном уровне с внешним ободом стенки оболочки заряда, определяющим внешний периметр углубленной области.The charge cover may comprise a first surface facing the recessed area and a second surface facing away from the recessed area, and when the charge cover is at least partially placed in the recessed area, the cover is positioned so that the second surface is substantially at the same level as the outer rim of the wall of the shell of the charge, which determines the outer perimeter of the deepened region.

Из вышеописанного ясно, что настоящее изобретение предлагает устройство, способное влиять на энергию взрыва во время его использования в стволе скважины. В одном варианте воплощения крышка или другой препятствующий элемент могут быть размещены непосредственно рядом с зарядом взрывчатого вещества перед детонацией. Размер и расположение элемента относительно заряда взрывчатого вещества могут варьироваться для достижения оптимальной ориентации взрыва.From the foregoing, it is clear that the present invention provides a device capable of influencing the energy of an explosion during its use in a wellbore. In one embodiment, the cap or other obstruction element can be placed immediately adjacent to the explosive charge before detonation. The size and location of the element relative to the explosive charge may vary to achieve the optimal orientation of the explosion.

Элементом, используемым в настоящем изобретении, может быть кольцо, имеющее сквозное отверстие для направления энергии взрыва заряда после детонации. Далее, крышка заряда может включать участок, имеющий более тонкую стенку, чем остальная часть крышки. В процессе работы более толстая часть крышки поглощает часть энергии взрыва заряда и более тонкая часть (или отверстие) пропускает/направляет энергию взрыва. Точная толщина «поглощающего» объема крышки и толщина «пропускающего» объема крышки могут быть определены и выбраны для достижения конкретного результата.The element used in the present invention may be a ring having a through hole for directing the energy of the explosion of the charge after detonation. Further, the charge cover may include a portion having a thinner wall than the rest of the cover. During operation, the thicker part of the lid absorbs part of the energy of the explosion of the charge and a thinner part (or hole) passes / directs the energy of the explosion. The exact thickness of the "absorbing" volume of the lid and the thickness of the "transmitting" volume of the lid can be determined and selected to achieve a specific result.

Более полная оценка изобретения и многих из его сопутствующих преимуществ будет ясна из следующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:A more complete assessment of the invention and many of its attendant advantages will be clear from the following detailed description with reference to the accompanying drawings, which depict the following:

фиг.1 представляет увеличенный разрез варианта воплощения кумулятивного заряда;figure 1 is an enlarged sectional view of an embodiment of a cumulative charge;

фиг.2А - вертикальный разрез варианта воплощения скважинного перфоратора;figa is a vertical section of a variant embodiment of the downhole drill;

фиг.2В - поперечный разрез варианта скважинного перфоратора, изображенного на фиг.2А;2B is a cross-sectional view of a variant of the downhole drill of FIG. 2A;

фиг.3 - вид сбоку варианта воплощения колонны скважинных перфораторов, спущенной в обсаженный ствол скважины;figure 3 is a side view of an embodiment of a string of downhole perforators lowered into a cased wellbore;

фиг.4А - вид сбоку варианта воплощения колонны скважинных перфораторов, детонированной в обсаженном стволе скважины;4A is a side view of an embodiment of a string of downhole drills detonated in a cased wellbore;

фиг.4В - вид сбоку варианта воплощения колонны скважинных перфораторов, детонированной в открытом стволе скважины;4B is a side view of an embodiment of a string of downhole drills detonated in an open wellbore;

фиг.5А-6В - поперечные разрезы нескольких вариантов воплощения скважинного перфоратора по настоящему изобретению.5A-6B are cross-sectional views of several embodiments of a downhole drill of the present invention.

Однако необходимо отметить, что приложенные чертежи иллюстрируют только типовые варианты воплощения данного изобретения и тем самым не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, поскольку изобретение может допускать другие, в равной степени эффективные, варианты воплощения.However, it should be noted that the accompanying drawings illustrate only typical embodiments of the present invention and, therefore, should not be construed as limiting its scope, since the invention may allow other, equally effective, embodiments.

В следующем ниже описании изложено множество деталей для обеспечения понимания настоящего изобретения. Однако специалисты в данной области техники должны понимать, что настоящее изобретение может быть применено на практике без этих деталей и что возможно множество вариантов и модификаций описанных вариантов воплощения.The following description sets forth many details to provide an understanding of the present invention. However, those skilled in the art should understand that the present invention can be practiced without these details and that many variations and modifications of the described embodiments are possible.

В описании и прилагаемой формуле изобретения следующие используемые термины: «соединять», «соединение», «соединенный», «соединенный с» и «соединяющий» означают «непосредственно соединенный с» или «соединенный через другой элемент»; «комплект» означает «один элемент» или «больше чем один элемент». Термины «верх» и «низ», «выше» и «ниже», «вверх» и «вниз», «вверх по потоку» и «вниз по потоку»; «выше» и «ниже» и другие подобные термины, обозначающие относительные позиции выше или ниже заданной точки или элемента, используются в данном описании, чтобы более ясно описать некоторые варианты воплощения изобретения. Однако при их использовании по отношению к оборудованию и способам, применяемым в искривленных или горизонтальных скважинах, такие термины могут обозначать слева направо, справа налево, или другое взаимное расположение в зависимости от ситуаций.In the description and the attached claims, the following terms are used: “connect”, “connection”, “connected”, “connected to” and “connecting” mean “directly connected to” or “connected through another element”; “Kit” means “one item” or “more than one item”. The terms “up” and “down”, “above” and “below”, “up” and “down”, “upstream” and “downstream”; “Above” and “below” and other similar terms designating relative positions above or below a given point or element are used in this description to more clearly describe some embodiments of the invention. However, when used with respect to equipment and methods used in deviated or horizontal wells, such terms may indicate left to right, right to left, or other relative positions depending on situations.

Кумулятивный заряд 10, как показано на фиг.1, включает внешнюю оболочку 12, которая действует как защитная оболочка. Обычные материалы для внешней оболочки 12 включают сталь или какой-либо другой металл. Основной заряд 16 взрывчатого вещества содержится внутри внешней оболочки 12 и размещен между внутренней стенкой внешней оболочки 12 и внешней удерживающей поверхностью 20. Запальный столбик 14 - это чувствительная зона, которая обеспечивает детонационную связь между основным зарядом 16 взрывчатого вещества и детонационным шнуром 15, который прикреплен к задней части кумулятивного заряда 10.The cumulative charge 10, as shown in figure 1, includes an outer shell 12, which acts as a protective shell. Common materials for the outer shell 12 include steel or some other metal. The main explosive charge 16 is contained inside the outer shell 12 and is located between the inner wall of the outer shell 12 and the outer holding surface 20. The ignition column 14 is a sensitive zone that provides a detonation connection between the main explosive charge 16 and the detonation cord 15 that is attached to back of the cumulative charge 10.

Для детонации кумулятивного заряда 10 детонационная волна, движущаяся через детонационный шнур 15, при прохождении мимо запального столбика 14 инициирует его, запальный столбик 14 в свою очередь инициирует детонацию основного заряда 16 взрывчатого вещества, чтобы создать детонационную волну, которая вытесняется через кумулятивный заряд 10.To detonate the cumulative charge 10, the detonation wave moving through the detonation cord 15, when passing past the ignition column 14, initiates it, the ignition column 14, in turn, initiates the detonation of the main charge 16 of the explosive to create a detonation wave, which is displaced through the cumulative charge 10.

Ряд кумулятивных зарядов 10, как показано на фиг.2, могут быть доставлены внутрь скважины корпусным перфоратором 30. Кумулятивные заряды 10 могут быть безкапсюльными зарядами, так как кумулятивные заряды защищены от внешней среды корпусом 30 перфоратора, который обычно герметичен. Корпус 30 перфоратора может также включать ряд выемок 32, сформированных во внешней стенке. Выемки 32 - это обычно локализованные участки, где толщина стенки корпуса 30 уменьшена, чтобы оптимизировать функционирование всей системы. Внутри корпуса 30 размещена загрузочная труба 40. Загрузочная труба 40 включает ряд близко расположенных отверстий 42, предназначенных для размещения и установки кумулятивных зарядов 10. Отверстия 42 загрузочной трубы 40 обычно расположены на одной оси с выемками 32 корпуса 30.A series of cumulative charges 10, as shown in FIG. 2, can be delivered into the borehole by a casing punch 30. Cumulative charges 10 can be capsule-free charges, since the cumulative charges are protected from the external environment by the casing 30 of the punch, which is usually airtight. The punch body 30 may also include a series of recesses 32 formed in the outer wall. The recesses 32 are usually localized areas where the wall thickness of the housing 30 is reduced to optimize the functioning of the entire system. A loading pipe 40 is located inside the housing 30. The loading pipe 40 includes a series of closely spaced openings 42 for receiving and installing cumulative charges 10. The holes 42 of the loading pipe 40 are usually located on the same axis as the recesses 32 of the housing 30.

Группы корпусных перфораторов 50А и 50В, как показано на фиг.3, могут быть собраны вместе, чтобы сформировать колонну 50 скважинных перфораторов, имеющую требуемую длину. Например, длина каждого перфоратора (50А и 50В, соответственно) может быть около двадцати футов. Для изготовления колонны 50 скважинных перфораторов длиной в несколько сотен футов или более несколько перфораторов могут быть соединены вместе в группы с помощью переходников 52. Каждый из переходников 52 содержит элемент баллистического переноса, который может быть в форме донорного и реципиентного промежуточного заряда взрывчатого вещества. Баллистический перенос происходит от одного перфоратора к другому, когда детонационная волна проходит с донорного промежуточного заряда к реципиентному промежуточному заряду. На конце реципиентного промежуточного заряда имеется детонационный шнур, который передает волну и подрывает кумулятивные заряды в следующем перфораторе. Примеры взрывчатых веществ, которые могут быть использованы в различных взрывчатых элементах (например, кумулятивные заряды 10, детонационный шнур 15, промежуточные заряды), включают гексоген, октоген, гексанитростильбен, триаминотринитробензол и другие.Groups of casing punchers 50A and 50B, as shown in FIG. 3, can be assembled together to form a casing 50 of downhole drills having a desired length. For example, the length of each hammer drill (50A and 50B, respectively) can be about twenty feet. To make a drill string 50, several hundred feet long or more, multiple drills can be joined together in groups using adapters 52. Each of the adapters 52 contains a ballistic transfer element, which can be in the form of a donor and recipient intermediate explosive charge. Ballistic transfer occurs from one perforator to another when the detonation wave travels from the donor intermediate charge to the recipient intermediate charge. At the end of the recipient intermediate charge there is a detonation cord that transmits the wave and undermines the cumulative charges in the next perforator. Examples of explosives that can be used in various explosive elements (e.g., cumulative charges 10, detonation cord 15, intermediate charges) include RDX, HMX, hexanitrostilbene, triaminotrinitrobenzene and others.

Обычно после сборки колонна 50 перфораторов размещается в обсаженном колонной 62 стволе скважины 60. Насосно-компрессорная труба или другая труба 64 идут внутрь колонны 62 для обеспечения прохождения скважинных текучих сред до оборудования устья скважины (не показано). Часть ствола 60 скважины изолирована пакерами 66, установленными между наружной стороной насосно-компрессорной трубы 64 и внутренней стороной колонны 62. Колонна 50 скважинных перфораторов может быть спущена через насосно-компрессорную трубу или другую трубу 54 на несущем тросе 70 (например, каротажный кабель, тросовый канат, гибкая, труба). После размещения в заданном интервале в стволе скважины колонна 50 перфораторов взрывается для создания перфорационных отверстий в окружающей колонне и пласте (как показано на фиг.4А).Typically, after assembly, the drill string 50 is located in the cased string 62 of the wellbore 60. The tubing or other pipe 64 extends into the string 62 to allow the passage of the borehole fluids to the wellhead equipment (not shown). A portion of the wellbore 60 is insulated by packers 66 mounted between the outside of the tubing 64 and the inside of the string 62. The string 50 of downhole drills can be lowered through the tubing or another pipe 54 on a support cable 70 (eg, wireline, wireline rope, flexible, pipe). After being placed at a predetermined interval in the wellbore, the drill string 50 explodes to create perforations in the surrounding string and formation (as shown in FIG. 4A).

В другом варианте воплощения, как показано на фиг.4В, колонна 50 перфораторов включает один или несколько герметичных корпусов 30. В других вариантах воплощения колонна 50 перфораторов может включать один или несколько герметичных камер (или других герметичных полостей), в каждой из которых размещены один или несколько зарядов взрывчатого вещества. Давление внутри корпуса 30 перфоратора ниже, чем давление в намеченном интервале ствола скважины. Колонна 50 герметичных перфораторов размещена в открытом стволе 100 скважины. Колонна 50 скважинных перфораторов может быть спущена через открытый ствол 100 скважины на несущем тросе 70 (например, каротажный кабель, тросовый канат или гибкая труба). После размещения на требуемом интервале ствола скважины колонна 50 перфораторов взрывается для создания отверстий или разрывов в герметичном корпусе 30, при этом по существу не нанося повреждений окружающей среде. После детонации одного или нескольких зарядов взрывчатого вещества и последующего образования разрыва в корпусе 30 формируется волна жидкости по направлению к корпусу, тем самым в интервале ствола скважины создается временный перепад давления. Данный временный перепад давления может быть использован для очистки перфорационных туннелей в окружающем пласте для устранения фильтрационной корки со стенок ствола скважины или же устранения обломков из интервала ствола скважины.In another embodiment, as shown in FIG. 4B, the drill string 50 includes one or more pressurized housings 30. In other embodiments, the drill string 50 may include one or more pressurized chambers (or other pressurized cavities), each of which has one or multiple explosive charges. The pressure inside the punch body 30 is lower than the pressure in the intended interval of the wellbore. The column 50 of sealed perforators located in the open hole 100 of the well. The casing 50 of downhole drills can be lowered through the open borehole 100 of the well on a support cable 70 (for example, a wireline, wireline or flexible pipe). After being placed at the desired interval of the wellbore, the drill string 50 explodes to create holes or tears in the sealed enclosure 30, while substantially harming the environment. After the detonation of one or more explosive charges and the subsequent formation of a gap in the body 30, a fluid wave is generated towards the body, thereby creating a temporary pressure drop in the interval of the wellbore. This temporary pressure drop can be used to clean perforation tunnels in the surrounding formation to eliminate filter cake from the walls of the wellbore or to remove debris from the interval of the wellbore.

В других вариантах воплощения колонна 50 герметичных скважинных перфораторов может быть размещена в обсаженном стволе скважины и может использоваться для одновременной перфорации герметичных корпусов и колонны для создания временного перепада давления, чтобы волной очистить перфорационные каналы в пласте и удалить обломки ствола скважины в намеченном интервале скважины. Это эффективно увеличивает продуктивность скважины.In other embodiments, the sealed well drill string 50 may be placed in a cased wellbore and may be used to simultaneously perforate the sealed casings and the casing to create a temporary pressure drop in order to wave clean the perforation channels in the formation and remove fragments of the wellbore in the intended interval of the well. This effectively increases well productivity.

Выделенная энергия взрыва и результирующая перфорация, полученные посредством детонации перфораторов, рассмотренной выше, может быть функцией физического размера и геометрического расположения зарядов взрывчатого вещества. Вариант воплощения настоящего изобретения направлен на управление выделением энергии взрыва.The allocated energy of the explosion and the resulting perforation obtained by detonation of perforators, discussed above, can be a function of the physical size and geometric arrangement of explosive charges. An embodiment of the present invention is directed to controlling the release of explosive energy.

Как показано на фиг.5А-5В, крышка или другой препятствующий элемент 80 могут быть размещены непосредственно рядом с зарядом 10 для поглощения части энергии. Размер и конкретное размещение крышки 80 относительно заряда 10 могут быть определены для достижения оптимальных характеристик взрыва для выбранного результата. Например, посредством управления выделением энергии взрыва заряда объем обломков, выбрасываемых в ствол скважины, и избыточная деформация скважинного перфоратора могут быть ограничены.As shown in FIGS. 5A-5B, a cap or other obstruction element 80 can be placed directly adjacent to charge 10 to absorb part of the energy. The size and specific placement of the cover 80 relative to the charge 10 can be determined to achieve optimal explosion characteristics for the selected result. For example, by controlling the release of charge explosion energy, the volume of debris ejected into the wellbore and excessive deformation of the downhole drill can be limited.

Крышка 80 заряда по настоящему изобретению может также использоваться для направления или же фокусирования выделения энергии взрыва, чтобы достичь конкретного результата. Например, крышка 80 может иметь такой размер и быть размещена для фокусировки энергии взрыва в заряде таким образом, чтобы разрушить обломки на достаточно малые фрагменты, которые не уменьшают продуктивность скважины.The charge cover 80 of the present invention can also be used to direct or focus the explosion energy release to achieve a specific result. For example, the cap 80 may be of such a size and be placed to focus the energy of the explosion in the charge so as to destroy the fragments into sufficiently small fragments that do not reduce the productivity of the well.

Крышка 80 заряда по настоящему изобретению может использоваться при различных перфорационных или других взрывных скважинных работах. Например, крышка 80 заряда может использоваться для направления и управления энергией взрыва, выделенной зарядами в обычном скважинном перфораторе 30, используемом для перфорации пласта и/или колонны и пласта. В другом примере крышка заряда может использоваться для направления и управления энергией взрыва, выделенной зарядами в герметичной камере (например, корпус перфоратора или другая герметичная полость), таким образом, чтобы образовать разрывы в камере, но не повредить окружающую колонну. Таким образом, заряды могут использоваться для создания временного перепада давления для очистки перфорационного канала от обломков.The charge cover 80 of the present invention can be used in various perforation or other blasting downhole operations. For example, charge cover 80 can be used to direct and control the explosion energy released by charges in a conventional downhole drill 30 used to perforate a formation and / or column and formation. In another example, the charge cap can be used to direct and control the explosion energy released by charges in a sealed chamber (for example, a perforator housing or other sealed cavity), so as to form gaps in the chamber, but not damage the surrounding column. Thus, charges can be used to create a temporary differential pressure to clean the perforation channel from debris.

Фиг.5A и 5В иллюстрируют варианты воплощения крышки (80) заряда по настоящему изобретению, соединенной с кумулятивным зарядом 10. Крышка заряда или другой препятствующий элемент могут быть сконструированы таким образом, чтобы их можно было вставить без зазора между ответвлениями 10А заряда 10 взрывчатого вещества. Данный вариант воплощения настоящего изобретения идеален для использования с кумулятивными зарядами, которые могут быть установлены относительно плотно во внутреннем отделении загрузочной трубки 40.5A and 5B illustrate embodiments of a charge cover (80) of the present invention coupled to a cumulative charge 10. A charge cover or other obstruction element can be designed so that it can be inserted without a gap between the branches 10A of the explosive charge 10. This embodiment of the present invention is ideal for use with cumulative charges that can be mounted relatively tightly in the interior of the loading tube 40.

В одном варианте воплощения крышка заряда по настоящему изобретению имеет секцию 88А, предназначенную для поглощения энергии взрыва, и другую секцию 88D, предназначенную для пропускания и/или направления энергии взрыва. В одном варианте воплощения секция 88А крышки 80 заряда, предназначенная для поглощения энергии взрыва, сконструирована таким образом, чтобы взаимодействовать с внутренней поверхностью 101 одного или нескольких ответвлений 10А заряда взрывчатого вещества. В одном варианте воплощения секция 88D, предназначенная для пропускания и/или направления энергии взрыва, формирует центральный участок крышки заряда.In one embodiment, the charge cap of the present invention has a section 88A for absorbing explosion energy and another section 88D for transmitting and / or directing explosion energy. In one embodiment, the charge cover section 88A for absorbing explosion energy is designed to interact with the inner surface 101 of one or more explosive charge branches 10A. In one embodiment, section 88D for transmitting and / or directing blast energy forms a central portion of the charge cap.

В одном варианте воплощения секция 88А крышки заряда, предназначенная поглощать энергию взрыва, может состоять из относительно толстого и/или плотного материала, наиболее подходящего для поглощения энергии взрыва. Далее, секция 88D крышки заряда, предназначенная пропускать и/или направлять энергию взрыва, может состоять из более тонкого и/или менее плотного материала, чем тот, который используется для поглощающей секции 88А. Таким образом, крышка заряда позволяет максимально эффективно использовать энергию взрыва после детонации. Точная толщина и/или плотность каждой секции (88А и 88D, соответственно) крышки заряда могут быть определены и выбраны, чтобы достичь любого числа требуемых результатов.In one embodiment, the charge cap section 88A for absorbing explosion energy may be composed of a relatively thick and / or dense material most suitable for absorbing explosion energy. Further, the charge cover section 88D for transmitting and / or directing the energy of the explosion may consist of a thinner and / or less dense material than that used for the absorption section 88A. Thus, the charge cap allows the most efficient use of the explosion energy after detonation. The exact thickness and / or density of each section (88A and 88D, respectively) of the charge cover can be determined and selected to achieve any number of desired results.

В одном варианте воплощения одна или несколько стенок 82 крышки заряда могут сформировать одну или несколько полостей 84, которые могут направить энергию взрыва. Такие полости могут иметь любое число ориентаций и/или конфигураций, предназначенных для достижения конкретных результатов. Например, одна или несколько полостей, предусмотренных настоящим изобретением, могут иметь в целом коническую или цилиндрическую конфигурацию, предназначенную направлять энергию взрыва конкретным способом. Понятно, что данные конфигурации являются только примерами и не могут являться ограничительными. Кольцевой элемент, имеющий сквозное отверстие, может также использоваться для направления энергии взрыва заряда после детонации.In one embodiment, one or more walls 82 of the charge cap may form one or more cavities 84 that can direct the energy of the explosion. Such cavities may have any number of orientations and / or configurations intended to achieve specific results. For example, one or more cavities provided by the present invention may have a generally conical or cylindrical configuration designed to direct the energy of the explosion in a particular way. It is understood that the configuration data are only examples and may not be restrictive. An annular element having a through hole can also be used to direct the energy of the explosion of the charge after detonation.

Фиг.6А и 6В иллюстрируют варианты воплощения крышки 80 заряда, соединенной с кумулятивным зарядом 10. В данных вариантах воплощения кумулятивный заряд и крышка заряда установлены в кожухе 86 для вставки в загрузочную трубку 40. Загрузочная трубка может вмещать ряд кумулятивных зарядов 10, каждый из которых имеет крышку 80 заряда. Загрузочная труба вставляется в корпус 30 перфоратора. Корпус 30 перфоратора может иметь дугообразную выемку 32, сформированную на внешней поверхности для выравнивания с каждым кумулятивным зарядом 10.6A and 6B illustrate embodiments of a charge cover 80 connected to a cumulative charge 10. In these embodiments, a cumulative charge and a charge cover are installed in the casing 86 for insertion into the loading tube 40. The loading tube can accommodate a series of cumulative charges 10, each of which has a 80 charge cover. The loading tube is inserted into the housing 30 of the perforator. The perforator body 30 may have an arcuate recess 32 formed on the outer surface to align with each cumulative charge 10.

В одном варианте воплощения крышка 80 заряда по настоящему изобретению сконструирована таким образом, чтобы взаимодействовать с внешними поверхностями 102 ответвлений 10А заряда 10 взрывчатого вещества. Крышка заряда может использоваться совместно с кожухом 86, чтобы удобно установить комплект крышка заряда/заряд/кожух внутри загрузочной трубки. Данный признак настоящего изобретения позволяет успешно устанавливать меньшие заряды взрывчатого вещества внутри загрузочных трубок, имеющих большие диаметры. Как было рассмотрено выше, настоящее изобретение может использовать столько вариантов размещения и/или конфигурации крышки заряда, сколько необходимо для достижения конкретного результата. Далее, толщина и/или плотность материалов, составляющих каждую секцию крышки заряда, может варьироваться. Кольцевой элемент, имеющий сквозное отверстие, может также использоваться для направления энергии взрыва заряда после детонации, как было рассмотрено выше.In one embodiment, the charge cap 80 of the present invention is designed to interact with the outer surfaces 102 of the branches 10A of the explosive charge 10. The charge cover can be used in conjunction with the casing 86 to conveniently install the charge cover / charge / casing set inside the loading tube. This feature of the present invention allows the successful installation of smaller explosive charges inside loading tubes having large diameters. As discussed above, the present invention can use as many placement and / or configurations of the charge cap as necessary to achieve a specific result. Further, the thickness and / or density of the materials constituting each section of the charge cap may vary. An annular element having a through hole can also be used to direct the energy of the explosion of the charge after detonation, as discussed above.

В некоторых вариантах воплощения крышка 80 заряда может быть изготовлена из материала, который остается целым в достаточной мере, чтобы крышка не вышла через разрывы в перфораторе. Таким образом, крышка может быть убрана из скважины вместе с перфоратором и не влияет на продуктивность скважины. В других вариантах воплощения крышка 80 заряда может быть изготовлена из очень хрупкого материала, такого, что крышка разламывается на достаточно малые фрагменты, чтобы не влиять на продуктивность скважины, даже если фрагменты выходят из перфоратора. Например, крышка заряда может быть изготовлена из пластика, полимера, металла, целлюлозы, резины или других подходящих материалов.In some embodiments, the charge cover 80 may be made of a material that remains intact enough that the cover does not come out through gaps in the perforator. Thus, the cover can be removed from the well together with a perforator and does not affect the productivity of the well. In other embodiments, the charge cap 80 may be made of a very brittle material, such that the cap breaks into sufficiently small fragments so as not to affect well productivity, even if the fragments exit the perforator. For example, the charge cap may be made of plastic, polymer, metal, cellulose, rubber, or other suitable materials.

Хотя изобретение было описано со ссылкой на определенные варианты воплощений, данное описание не предназначено для рассмотрения в ограничительном смысле. Различные модификации раскрытых вариантов воплощения, так же как другие варианты воплощения изобретения, станут очевидными специалистам в области техники при обращении к описанию изобретения. Поэтому предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает такие модификации, которые находятся в пределах объема изобретения.Although the invention has been described with reference to certain embodiments, this description is not intended to be construed in a limiting sense. Various modifications of the disclosed embodiments, as well as other embodiments of the invention, will become apparent to those skilled in the art when referring to the description of the invention. Therefore, it is intended that the appended claims cover such modifications that are within the scope of the invention.

Claims

1. Device for controlling the energy of the explosion in the wellbore, containing an explosive charge and at least one element capable of influencing the explosion energy released by the explosive charge after detonation, and containing a first part for absorbing explosion energy having a first thickness, and a second part for directing explosion energy having a second thickness greater than the first thickness.

2. The device according to claim 1, in which said element contains walls forming at least one cavity.

3. The device according to claim 2, in which the cavity is designed to conduct energy of the explosion.

4. The device according to claim 2, in which the cavity has a generally cylindrical configuration.

5. The device according to claim 2, in which the cavity has a generally conical configuration.

6. The device according to claim 1, in which at least part of the specified element consists of a brittle material.

7. The device according to claim 6, in which at least part of the specified element consists of a material selected from the group consisting of plastic, polymer, metal, cellulose and rubber.

8. The device according to claim 1, in which the explosive charge is a cumulative charge.

9. The device according to claim 1, wherein said element contains a charge cover.

10. The device according to claim 1, additionally containing a casing for installing the explosive charge and the specified element in the downhole drill.

11. The device according to claim 1, additionally containing a shell forming a recessed region, and said element contains a charge cover having a first part and a second part and at least partially located in the recessed region.

12. The device according to claim 11, in which the charge cover contains a first surface facing the recessed region, and a second surface facing away from the recessed region and essentially located at the same level with the outer rim of the wall of the charge shell defining the outer perimeter of the recessed region.

13. The device according to claim 1, in which the specified element contains a charge cover having a first and second part and which is essentially flat.

14. Device for controlling the energy of an explosion in a wellbore, containing an explosive charge for placement in a downhole perforator and at least one element capable of influencing the explosion energy released by an explosive charge after detonation, having walls forming at least , one cavity for directing the energy of the explosion, located between the explosive charge and the downhole perforator and containing the first part for absorbing the energy of the explosion, having a first thickness, and the second part for directing Ia explosion energy having a second thickness greater than the first thickness.

15. The device according to 14, in which at least part of the specified element consists of a brittle material.

16. The device according to clause 15, in which the brittle material is selected from the group consisting of plastic, polymer, metal, cellulose and rubber.

17. The device according to clause 16, in which the cavity has a generally cylindrical configuration.

18. The device according to clause 16, in which the cavity has a generally conical configuration.

19. A method of controlling the energy of an explosion in a wellbore, comprising the following steps: using a downhole perforator containing at least one explosive charge; placing between at least one explosive charge and a perforator of at least one element capable of influencing the explosion energy released by the explosive charge after detonation, and containing the first part for absorbing the explosion energy and the second part for directing the explosion energy ; detonation of at least one explosive charge.

20. The method according to claim 19, in which said element contains walls forming at least one cavity for directing the energy of the explosion.

21. The method according to claim 19, wherein said element comprises a charge cover having a first part and a second part, and at least partially place the charge cover in a recessed region formed by the charge shell.

22. The method according to item 21, in which the charge cover contains a first surface facing the recessed region, and a second surface facing from the recessed region, and with at least partial placement of the charge cover in the recessed region, the lid is located so that the second the surface is substantially flush with the outer rim of the wall of the charge shell defining the outer perimeter of the recessed region.
Priority on points:

03/08/2005 - claims 1-3, 5-13, 15-22;

December 16, 2005 - pp. 4, 14.