RU142985U1

RU142985U1 - EXPLOSION FOR EXPLOSIVE-EXPLOSIVE EQUIPMENT (PVA)

Info

Publication number: RU142985U1
Application number: RU2014103371/03U
Authority: RU
Inventors: Олег Николаевич Иванов; Александр Васильевич Киселев; Александр Васильевич Чекулаев
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2014-07-10

Abstract

1. Взрыватель для прострелочно-взрывной аппаратуры (ПВА), содержащий ударный механизм, состыкованный с механическим детонирующим устройством (МДУ), которое выполнено на основе бризантного взрывчатого вещества, и включающий корпус с фланцем и зафиксированные относительно корпуса втулку и ударник, с возможностью перемещения втулки и освобождения ударника в момент приведения в действие взрывателя, отличающийся тем, что на наружной поверхности корпуса ударного механизма со стороны установки МДУ выполнена резьба, а на фланце выполнены фаски, образующие место под ключ для вкручивания ударного механизма в корпус ПВА.2. Взрыватель по п. 1, отличающийся тем, что длина участка с резьбой составляет 0,3-0,5 длины участка корпуса до фланца.3. Взрыватель по п. 1, отличающийся тем, что резьба выполнена метрической с шагом 2 мм.1. The fuse for perforating explosive equipment (PVA), containing a percussion mechanism, docked with a mechanical detonating device (MDU), which is made on the basis of blasting explosive, and comprising a housing with a flange and fixed relative to the housing sleeve and hammer, with the possibility of moving the sleeve and release of the firing pin at the moment the fuse is actuated, characterized in that a thread is made on the outer surface of the body of the percussion mechanism from the installation of the MRL, and a chamfer is made on the flange Forming a place in the key for screwing the striking mechanism in the housing PVA.2. The fuse according to claim 1, characterized in that the length of the threaded portion is 0.3-0.5 of the length of the housing portion to the flange. 3. The fuse according to claim 1, characterized in that the thread is metric with a pitch of 2 mm.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, к прострелочно-взрывным работам в скважинах, а конкретно - к взрывным головкам кумулятивных перфораторов, спускаемых в скважины на насосно-компрессорных трубах (НКТ).The utility model relates to the oil and gas industry, to perforating and blasting operations in wells, and specifically to explosive heads of cumulative perforators, lowered into wells on tubing.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание универсального малогабаритного взрывателя, который может быть использован с перфораторами различного поперечного сечения, начиная от 42 мм до максимального, а также с любыми типоразмерами НКТ и других труб.The task the utility model is aimed at is creating a universal small-sized fuse that can be used with perforators of various cross-sections, from 42 mm to the maximum, as well as with any standard size of tubing and other pipes.

Из предшествующего уровня техники известны конструкции взрывателей для прострелочно-взрывной аппаратуры, например, устройство для возбуждения детонации в кумулятивных перфораторах, спускаемых в Скважины на НКТ, по свидетельству на полезную модель RU 30389 (публикация от 27.06.2003). Это устройство содержит корпус и размещенные в нем ударный механизм и узел инициирования детонации, причем полость корпуса сообщается через наклонные отверстия в нем со скважиной, а узел инициирования детонации гидравлически изолирован от скважины уплотнительными элементами, при этом ударный механизм имеет втулку с седлом для сбрасываемого через колонну НКТ шара и ударник, размещенный внутри втулки и удерживаемый в ней при помощи узла фиксации, который снабжен направляющей гильзой, в окнах которой тангенциально установлены ролики, взаимодействующие с ударником через выемки на его внешней поверхности, причем форма окон и выемок повторяет форму боковой поверхности роликов, втулка имеет пазы для выхода роликов, а снаружи узел фиксации и верхняя часть направляющей гильзы закрыты от корпуса защитной манжетой.From the prior art, the design of fuses for perforated explosive equipment, for example, a device for exciting detonation in cumulative perforators, lowered into the Wells on the tubing, according to the utility model RU 30389 (publication from 06/27/2003). This device comprises a housing and a shock mechanism and a detonation initiation unit placed therein, the cavity of the housing communicating through inclined holes in it with the well, and the detonation initiation node is hydraulically isolated from the well by sealing elements, while the shock mechanism has a sleeve with a seat for being discharged through the column The tubing of the ball and the drummer located inside the sleeve and held therein by means of a fixing unit, which is equipped with a guide sleeve, in whose windows the rollers are tangentially mounted, from interaction with the hammer through the recesses on its outer surface, the shape of the windows and the recesses replicates the shape of the lateral surface of the rollers, the sleeve has slots for exit rollers and outside the fixing unit and the upper part of the guide sleeve from the housing closed protective collar.

Недостаток данной конструкции заключается в том, что имеется ограничения по применению данной конструкции, которые определяются внутренним диаметром скважины, диаметром НКТ, используемых для спуска, и наружным габаритом ПВА.The disadvantage of this design is that there are restrictions on the use of this design, which are determined by the internal diameter of the well, the diameter of the tubing used for descent, and the external dimension of the PVA.

Известна конструкция головки взрывной гидромеханической ВГМ73 ТУ №4316-020-07623615-96 (см. журнал «Каротажник», №61, 1999 г.), включающая массивный корпус с переходником, внутри которого размещены механическое детонирующее устройство (МДУ) на основе бризантного взрывчатого вещества (БВВ), и состыкованный с ним ударный механизм, включающий свой корпус с фланцем и зафиксированные относительно этого корпуса втулку и ударник, который устанавливают утопающим заподлицо с торцом корпуса ударного механизма с возможностью перемещения втулки и освобождения ударника в момент приведения в действия взрывателя. Освобождение ударника в момент приведения в действие взрывателя осуществляют или ударом штанги, или путем прокачки резинового шара через НКТ. Данная конструкция по количеству сходных признаков и решаемой задачи наиболее близка заявляемому изобретению и поэтому выбрана в качестве наиболее близкого аналога.The known design of the head of the explosive hydromechanical VGM73 TU No. 4316-020-07623615-96 (see the magazine "Logger", No. 61, 1999), including a massive body with an adapter, inside which is placed a mechanical detonating device (MDU) based on a blasting explosive substances (BVV), and the shock mechanism docked with it, including its own housing with a flange and a sleeve and a drummer fixed relative to this body, which are installed drowning flush with the end face of the body of the shock mechanism with the possibility of moving the sleeve and releasing firing pin at the moment of firing. The release of the striker at the moment the fuse is actuated is carried out either by a barbell strike or by pumping a rubber ball through a tubing. This design by the number of similar features and the problem to be solved is closest to the claimed invention and is therefore selected as the closest analogue.

Недостатком головки ВГМ73 является то, что, имея наружный габарит диаметром 73 мм и соответствующие присоединительные поверхности (резьбовую и посадочную), головка не может применяться с перфораторами меньших габаритов и в скважинах диаметром менее 90 мм. Кроме того, ВГМ73 может спускаться в скважины на НКТ с внутренним проходным диаметром только не менее 50 мм.The disadvantage of the VGM73 head is that, having an external dimension of 73 mm in diameter and corresponding connecting surfaces (threaded and mounting), the head cannot be used with punchers of smaller dimensions and in wells with a diameter of less than 90 mm. In addition, VGM73 can be lowered into wells on tubing with an internal bore diameter of at least 50 mm.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение диапазона применения взрывателя при оптимизации компоновки и упрощении конструкции путем выполнения взрывателя с минимально возможными габаритами за счет исключения переходника и массивного корпуса и обеспечения возможности применения с ПВА широкого типоразмерного ряда и с НКТ разного диаметра и в различных обсадных колоннах скважин от минимальных до максимальных. Дополнительным техническим результатом, который может быть достигнут при использовании полезной модели, является повышение надежности срабатывания взрывателя и упрощение монтажа с ПВА за счет выполнения узлов взрывной головки в виде простых отдельных конструктивных элементов, легко собираемых друг с другом, а также использования соединений, не требующих при монтаже специального оборудования.The technical result of the claimed utility model is to expand the range of application of the fuse while optimizing the layout and simplifying the design by making the fuse with the smallest possible dimensions by eliminating the adapter and the massive body and making it possible to use a wide range of PVA and tubing of different diameters and in various casing strings from minimum to maximum. An additional technical result that can be achieved using the utility model is to increase the reliability of fuse operation and simplify installation with PVA due to the execution of the blast head assemblies in the form of simple separate structural elements that are easily assembled with each other, as well as the use of joints that do not require installation of special equipment.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что взрыватель для ПВА содержит, кроме общих с прототипом признаков, также и отличительные.The claimed technical result is achieved due to the fact that the fuse for PVA contains, in addition to common with the prototype features, also distinctive.

Общими признаками прототипа и заявляемого изобретения являются: ударный механизм, включающий корпус с фланцем и зафиксированные относительно корпуса втулку и ударник с возможностью перемещения втулки и освобождения ударника в момент приведения в действие взрывателя и состыкованный с МДУ, выполненным на основе БВВ.Common features of the prototype and the claimed invention are: a percussion mechanism, comprising a housing with a flange and a sleeve and a drummer fixed relative to the body with the ability to move the sleeve and release the drummer at the moment the fuse is actuated and docked with the MRL made on the basis of the guns.

Отличительные признаки заявляемого изобретения по сравнению с прототипом следующие: на наружной поверхности корпуса ударного механизма со стороны установки МДУ выполнена резьба, а на фланце выполнены фаски, образующие место под ключ для вкручивания ударного механизма в корпус ПВА.Distinctive features of the claimed invention in comparison with the prototype are as follows: on the outer surface of the body of the percussion mechanism from the installation of the MDA, a thread is made, and chamfers are made on the flange, forming a turnkey place for screwing the percussion mechanism into the PVA case.

Кроме того, резьба на наружной поверхности корпуса ударного механизма выполнена метрической с шагом 2 мм и на длине, составляющей 0,3-0,5 длины участка корпуса от торца со стороны установки МДУ до фланца.In addition, the thread on the outer surface of the body of the percussion mechanism is metric with a pitch of 2 mm and a length of 0.3-0.5 of the length of the section of the body from the end from the installation of the MRL to the flange.

Наличие резьбы и поверхности под ключ позволяет производить установку ударного механизма с МДУ непосредственно в ПВА, что дает возможность отказаться от крупногабаритных деталей - корпуса и переходника и изменить функцию фланца на корпусе ударного механизма, который теперь служит для закручивания головки в посадочное место перфоратора, а не для поджатая и удерживания ударного механизма в переходнике головки. При этом выполнение корпуса ударного механизма с резьбой на наружной поверхности позволяет снять ограничение на размер ПВА и применять взрыватель с разными типоразмерами перфораторов, обеспечивая этим их спуск в любые скважины на разных НКТ.The presence of a thread and a turnkey surface allows the installation of an impact mechanism with MDS directly in the PVA, which makes it possible to abandon large-sized parts - the housing and the adapter and change the function of the flange on the housing of the impact mechanism, which now serves to twist the head into the seat of the punch, rather than for tightening and holding the percussion mechanism in the head adapter. In this case, the execution of the body of the percussion mechanism with thread on the outer surface allows you to remove the restriction on the size of the PVA and use the fuse with different sizes of perforators, thereby ensuring their descent into any well on different tubing.

Выполнение резьбы на участке, длина которого составляет 0,3-0,5 длины участка корпуса от торца со стороны установки МДУ до фланца, позволяет обеспечить надежное соединение ударного механизма с ПВА с сохранением герметичности этого соединения. При этом увеличивается длина участка разгона ударника, что приводит к повышению скорости удара по бойку МДУ и, как следствие, увеличению вероятности безотказного срабатывания взрывателя.Performing threads on a section whose length is 0.3-0.5 of the length of the section of the housing from the end from the installation of the MRL to the flange allows for reliable connection of the impact mechanism with the PVA while maintaining the integrity of this connection. At the same time, the length of the striker acceleration section increases, which leads to an increase in the speed of impact on the striker of the MDA and, as a result, an increase in the probability of fuse failure.

На фиг. 1 схематично представлен пример конкретного выполнения заявляемого взрывателя, в качестве которого может быть взрывная головка кумулятивного перфоратора, спускаемого в нефтегазовые скважины на НКТ, где:In FIG. 1 schematically shows an example of a specific implementation of the inventive fuse, which may be the explosive head of a cumulative perforator, lowered into oil and gas wells on the tubing, where:

1 - корпус ударного механизма с фланцем;1 - housing of the percussion mechanism with a flange;

2 - втулка ударного механизма;2 - sleeve shock mechanism;

3 - ударник;3 - drummer;

4 - шарик;4 - a ball;

5 - срезаемый штифт;5 - a cut pin;

6 - пружинное кольцо;6 - a spring ring;

7 - МДУ;7 - MRL;

8, 9 - резиновые кольца;8, 9 - rubber rings;

10 - боек МДУ.10 - firing pin MDU.

Схема соединения взрывателя с перфоратором и НКТ, предназначенной для спуска ПВА в скважину, показана на фиг. 2. Здесь вначале взрывная головка 11 вкручивается и закрепляется в перфораторе 12, к которому затем при помощи нижней стандартной муфты 13 от НКТ крепится патрубок 14. Далее посредством верхней муфты 13 патрубок 14 соединяется с НКТ и производится спуск ПВА в скважину.The connection diagram of the fuse with a perforator and tubing intended for launching air defense into the well is shown in FIG. 2. Here, at first, the blasting head 11 is screwed and secured in a perforator 12, to which then using the lower standard sleeve 13 from the tubing the pipe 14 is attached. Next, by means of the upper sleeve 13 the pipe 14 is connected to the tubing and the PVA is lowered into the well.

Головка состоит из ударного механизма и МДУ 7 на основе БВВ с бойком 10. В корпусе 1 ударного механизма расположен ударник 3, который фиксируется стальными шариками 4, упирающимися во внутреннюю поверхность втулки 2, закрепленной на корпусе 1 с помощью срезаемых штифтов 5, удерживаемых от выпадения пружинным кольцом 6. Для обеспечения свободного доступа скважинной жидкости к ударнику 3 во втулке 2 выполнены сквозные продольные пазы. К нижней части корпуса 1 ударного механизма посредством внутренней резьбовой поверхности подсоединено МДУ 7. Для герметизации внутренней полости головки служат резиновые кольца 8 и 9. Крепление головки к ПВА производится по метрической резьбе с шагом 2 мм, имеющейся на корпусе 1 ударного механизма и в посадочном месте ПВА. Расстояние от торца корпуса 1 ударного механизма со стороны установки МДУ до фланца равно 35 мм. Резьба для крепления головки к ПВА выполнена на участке длиной 15 мм. Для обеспечения возможности закручивания головки в корпус перфоратора при помощи ключа на фланце корпуса 1 ударного механизма выполнены лыски.The head consists of a percussion mechanism and an MDA 7 based on a BVV with a striker 10. In the case 1 of the percussion mechanism there is a percussion device 3, which is fixed by steel balls 4, abutting against the inner surface of the sleeve 2, mounted on the body 1 by means of shear pins 5 that are kept from falling a spring ring 6. To ensure free access of the borehole fluid to the hammer 3 in the sleeve 2, through longitudinal grooves are made. The MDU 7 is connected to the lower part of the housing 1 of the percussion mechanism by means of an internal threaded surface. To seal the inner cavity of the head, rubber rings 8 and 9 are used. The head is attached to the PVA using a metric thread with a pitch of 2 mm, available on the housing 1 of the percussion mechanism and in the seat PVA. The distance from the end face of the housing 1 of the percussion mechanism from the installation side of the MRL to the flange is 35 mm. The thread for attaching the head to the PVA is made on a section 15 mm long. To ensure the possibility of twisting the head into the punch body with a key on the flange of the housing 1 of the percussion mechanism flats are made.

Работа заявляемого устройства происходит следующим образом. После установки перфоратора в требуемом интервале перфорации через устьевую задвижку внутрь колонны НКТ, на которой он спущен в скважину, сбрасывается металлическая штанга (ломик). Двигаясь под действием собственного веса, штанга достигает торца втулки 2 ударного механизма, при ударе которой срезаются штифты 5 и втулка 2 сдвигается в сторону фланца корпуса 1, освобождая одновременно с этим шарики 4. В результате этого ударник 3 выходит из зацепления с корпусом 1 ударного механизма и, разогнавшись под действием давления скважинной жидкости, ударяет по бойку 10 МДУ 7, вызывая срабатывание последнего. Детонация от МДУ 7 передается в усилитель передачи детонации и далее в детонирующий шнур, с помощью которого последовательно инициируются расположенные в корпусе перфоратора кумулятивные заряды. В сильно наклонных и горизонтальных скважинах взрывная головка может приводиться в действие резиновым шаром, который сбрасывается внутрь колонны НКТ. Двигаясь вниз под действием собственного веса и потока прокачиваемой насосом или компрессором жидкости, шар достигает торца втулки 2 ударного механизма, перекрывая одновременно с этим суженный в этой зоне канал патрубка 14 (фиг. 2). Под действием усилия, возникающего с появлением в этом случае на резиновом шаре перепада давления, штифты 5 (фиг. 1) срезаются и втулка 2 сдвигается вниз, освобождая при этом из зацепления с корпусом 1 ударного механизма ударник 3. Далее, как и в предыдущем случае, происходит детонация МДУ 7 и инициирование кумулятивных зарядов перфоратора. Следует отметить, что для срабатывания головки и возбуждения детонации в МДУ 7 в скважине должно быть минимально необходимое давление жидкости.The operation of the claimed device is as follows. After installing the perforator in the required perforation interval through the wellhead valve inside the tubing string, on which it is lowered into the well, a metal rod (crowbar) is discharged. Moving under the influence of its own weight, the rod reaches the end of the sleeve 2 of the percussion mechanism, upon impact of which the pins 5 are cut off and the sleeve 2 moves towards the flange of the housing 1, simultaneously releasing the balls 4. As a result, the hammer 3 disengages from the housing 1 of the percussion mechanism and, having dispersed under the influence of the pressure of the borehole fluid, strikes the striker 10 MDU 7, causing the latter to trigger. Detonation from the MDU 7 is transmitted to the detonation transfer amplifier and then to the detonating cord, with the help of which the cumulative charges located in the perforator case are sequentially initiated. In highly inclined and horizontal wells, the blasting head can be driven by a rubber ball that is discharged into the tubing string. Moving down under the influence of its own weight and the flow of fluid pumped by the pump or compressor, the ball reaches the end of the sleeve 2 of the percussion mechanism, while simultaneously blocking the pipe channel 14 narrowed in this zone (Fig. 2). Under the action of the force arising with the appearance of a pressure drop on the rubber ball, the pins 5 (Fig. 1) are cut off and the sleeve 2 is shifted down, releasing the hammer 3 from the engagement with the body 1 of the hammer mechanism. Further, as in the previous case , there is a detonation of MDU 7 and the initiation of cumulative charges of a perforator. It should be noted that for the operation of the head and the initiation of detonation in MDU 7 in the well must be the minimum required fluid pressure.

Работоспособность конструкции взрывной головки, выполненной по приведенной на фиг. 1 схеме, подтверждена экспериментально в лабораторных условиях.The operability of the explosive head structure made according to FIG. 1 scheme, confirmed experimentally in laboratory conditions.

Claims

1. The fuse for perforating explosive equipment (PVA), containing a percussion mechanism, docked with a mechanical detonating device (MDU), which is made on the basis of blasting explosive, and comprising a housing with a flange and fixed relative to the housing sleeve and hammer, with the possibility of moving the sleeve and release of the firing pin at the moment the fuse is actuated, characterized in that a thread is made on the outer surface of the body of the percussion mechanism from the installation of the MRL, and a chamfer is made on the flange Forming a place in the key for screwing the striking mechanism in the housing PVA.

2. The fuse according to claim 1, characterized in that the length of the threaded portion is 0.3-0.5 of the length of the housing portion to the flange.

3. The fuse according to claim 1, characterized in that the thread is metric with a pitch of 2 mm.