RU2034134C1

RU2034134C1 - Jet charge for perforator

Info

Publication number: RU2034134C1
Authority: RU
Inventors: Б.В. Иоффе; В.Х. Ахияров; А.С. Державец; В.В. Кожевников; А.Я. Мячин; В.Я. Мячин; Ю.Н. Липченко
Original assignee: Мячин Александр Яковлевич
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: oil production. SUBSTANCE: inert insert is placed together with explosive charge and holder in sleeve whose bottom is spaced from top of lining at 0.13-0.5 of its diameter equal to 0.35-0.7 diameter of cone. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 2 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к промышленной геофизике и может быть использовано для вскрытия и повышения приемистости пластов в обсаженных скважинах при добыче нефти и газа. The invention relates to industrial geophysics and can be used to open and increase the injectivity of formations in cased wells during oil and gas production.

Известно техническое решение, в котором кумулятивный заряд содержит кумулятивную облицовку, шашку взрывчатого вещества с размещенным в нем автономно инертным металлическим вкладышем сферической формы [1] Инициирование кумулятивного заряда осуществляется передаточным детонатором, выполненным из металла с постепенным сужением полости, которая заполняется взрывчатым веществом. В данной конструкции инициирование заряда осуществляется торцом передаточного устройства, и детонационная волна благодаря инертному вкладышу более благоприятно подходит к кумулятивной облицовке, и эффективность такого кумулятивного заряда для перфоратора возрастает. A technical solution is known in which the cumulative charge contains a cumulative lining, an explosive block with an autonomously inert spherical metal liner placed in it [1] The cumulative charge is initiated by a transfer detonator made of metal with a gradual narrowing of the cavity, which is filled with explosive. In this design, the initiation of the charge is carried out by the end face of the transmission device, and the detonation wave, due to the inert insert, is more suitable for the cumulative lining, and the efficiency of such a cumulative charge for the perforator increases.

Данная конструкция детонатора, имеющего между основным и дополнительным зарядами взрывчатого вещества инертное тело, диаметр которого меньше диаметра дополнительного заряда [2] не позволяет осуществить инициирование основного заряда в направлении, перпендикулярном оси, и использовать такое техническое решение в кумулятивных зарядах с целью минимизации их размеров. Кроме того инициирующее взрывчатое вещество дополнительного заряда возбуждается накольником, который, проникая в линзовый узел (тальк), меняет форму инертного тела, искажая форму детонационного фронта в основном бризантном взрывчатом веществе, что неприемлемо для кумулятивных зарядов. This design of the detonator, which has an inert body between the main and additional charges of the explosive, whose diameter is less than the diameter of the additional charge [2] does not allow initiating the main charge in the direction perpendicular to the axis, and use this technical solution in cumulative charges in order to minimize their size. In addition, the initiating explosive of an additional charge is excited by a cap, which, penetrating into the lens unit (talc), changes the shape of an inert body, distorting the shape of the detonation front in the main blasting explosive, which is unacceptable for cumulative charges.

Однако данной конструкции сопутствуют следующие недостатки. Технология изготовления анализируемой конструкции трудоемка, а дальнейшее формирование шашки взрывчатого вещества после установки инертного вкладыша может привести к его смещению, что приведет к нестабильности действия изделия. However, this design is accompanied by the following disadvantages. The manufacturing technology of the analyzed structure is laborious, and the further formation of explosive blocks after installing an inert liner can lead to its displacement, which will lead to instability of the product.

Более близким техническим решением к предлагаемому является кумулятивный заряд, содержащий кумулятивную облицовку, массивный стальной корпус и основной заряд взрывчатого вещества, в верхней части которого установлен инертный вкладыш конической формы, впрессованный в массу заряда. Основной заряд возбуждается дополнительным зарядом, расположенным в полости корпуса в верхней его части. После возбуждения дополнительного заряда происходит инициирование ВВ основного заряда, расположенного выше вкладыша, в направлении, близком к нормальному. A closer technical solution to the proposed one is a cumulative charge containing a cumulative lining, a massive steel body and the main explosive charge, in the upper part of which an inert conical-shaped insert pressed into the mass of the charge is installed. The main charge is excited by an additional charge located in the body cavity in its upper part. After the additional charge is excited, the explosive of the main charge located above the liner is initiated in a direction close to normal.

Данному устройству характерны следующие особенности, которые не могут быть реализованы в малогабаритных кумулятивных зарядах для перфораторов. Толстостенный стальной корпус с полостью для размещения дополнительного заряда и разрывной заряд с впрессованной в него линзой трудоемки в изготовлении, а их конструкция объемна и не позволяет реализовать ее в малогабаритных изделиях. This device is characterized by the following features that cannot be implemented in small-sized cumulative charges for perforators. A thick-walled steel case with a cavity for placing an additional charge and a bursting charge with a lens pressed into it are laborious to manufacture, and their design is voluminous and does not allow it to be realized in small-sized products.

В пользу отмеченных недостатков аналога и прототипа свидетельствует тот факт, что ни в одной из применяемых конструкций кумулятивных зарядов для перфораторов не используется передаточный детонатор с линзовым (инертным) вкладышем. Кроме того данная конструкция не может быть самостоятельно испытана на надежность действия. In favor of the noted drawbacks of the analogue and prototype, the fact that none of the used designs of cumulative charges for perforators does not use a transfer detonator with a lens (inert) liner. In addition, this design cannot be independently tested for reliability.

Целью изобретения является повышение пробивной способности, технологичности изготовления и уменьшения габаритов за счет инициирования заряда в направлении, перпендикулярном его оси. The aim of the invention is to increase the breakdown ability, manufacturability and reduce dimensions by initiating a charge in the direction perpendicular to its axis.

Цель достигается тем, что в известной конструкции кумулятивного заряда, включающего инертный вкладыш, обойму и заряд взрывчатого вещества, инертный вкладыш, заряд взрывчатого вещества и обойма помещены в тонкостенную гильзу диаметром 0,46-0,70 диаметра основания кумулятивной облицовки, дно которой удалено от вершины облицовки на расстоянии 0,06-0,14 диаметра основания облицовки. При этом инертный вкладыш выполнен в виде диска из пористого материала, а массивная металлическая обойма в виде шайбы, диаметр центрального канала которой составляет 0,12-0,18 диаметра основания облицовки. Кроме того для увеличения инициирующего импульса в направлении, перпендикулярном оси заряда, между инертным вкладышем и размещенным над ним взрывчатым веществом установлена металлическая прокладка, выполненная из металла, динамический импеданс которого выше, чем у материала инертного вкладыша. The goal is achieved by the fact that in the known design of the cumulative charge, including an inert liner, a clip and an explosive charge, an inert liner, an explosive charge and a clip are placed in a thin-walled sleeve with a diameter of 0.46-0.70 of the diameter of the base of the cumulative lining, the bottom of which is remote from the top of the cladding at a distance of 0.06-0.14 diameter of the base of the cladding. In this case, the inert insert is made in the form of a disk of porous material, and a massive metal clip in the form of a washer, the diameter of the central channel of which is 0.12-0.18 of the diameter of the base of the cladding. In addition, to increase the initiating pulse in the direction perpendicular to the axis of the charge, a metal gasket made of metal is installed between the inert liner and the explosive placed above it, the dynamic impedance of which is higher than that of the inert liner material.

Сопоставление предлагаемого технического решения с прототипом позволяет выявить следующие новые признаки: размещение инертного вкладыша, металлической шайбы и взрывчатого вещества, заключенного между ними, в тонкостенной металлической гильзе диаметром 0,46-0,70 диаметра основания кумулятивной облицовки, удаленной от вершины облицовки на 0,06-0,14 диаметра основания облицовки, причем инертный вкладыш выполнен из пористого материала, а диаметр центрального канала шайбы составляет 0,12-0,18 диаметра основания облицовки. Кроме того, к новым признакам относится размещение между инертным вкладышем и взрывчатым веществом над ним металлической прокладки, динамический импеданс материала которой выше, чем у материала инертного вкладыша. Это позволяет сделать вывод о наличии критерия изобретения "Новизна". Comparison of the proposed technical solution with the prototype reveals the following new features: the placement of an inert liner, a metal washer and an explosive substance enclosed between them, in a thin-walled metal sleeve with a diameter of 0.46-0.70 of the diameter of the base of the cumulative cladding, which is 0 from the top of the cladding, 06-0.14 diameter of the base of the cladding, and the inert liner is made of porous material, and the diameter of the Central channel of the washer is 0.12-0.18 of the diameter of the base of the cladding. In addition, new features include the placement between the inert liner and the explosive above it a metal gasket, the dynamic impedance of the material of which is higher than that of the material of the inert liner. This allows us to conclude that the criteria of the invention of "Novelty."

Изучение технических решений в данной и смежных областях не позволило выявить совокупность признаков, отличных от прототипа, что позволяет сделать вывод о наличии критерия "существенные отличия". The study of technical solutions in this and related fields did not allow us to identify a set of features that are different from the prototype, which allows us to conclude that there is a criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлена схема конструкции кумулятивного заряда; на фиг.2 конструкция линзового передаточного детонатора. In FIG. 1 shows a design diagram of a cumulative charge; figure 2 the design of the lens transfer detonator.

В корпусе 1 содержатся передаточный детонатор 2, непосредственно вставленный в шашку взрывчатого вещества 3 с кумулятивной облицовкой 4. Шашка взрывчатого вещества с перечисленными деталями фиксируется в корпусе манжетой 5. Передаточный детонатор состоит из тонкостенной металлической гильзы 6, массивной металлической шайбы 7, металлической прокладки 8, фольги 9, препятствующей высыпанию взрывчатого вещества 10, 11. На дно гильзы запрессовано пористое вещество (вкладыш 12). The housing 1 contains a transfer detonator 2, directly inserted into the explosive block 3 with a cumulative lining 4. The explosive block with the listed parts is fixed in the cuff 5. The transfer detonator consists of a thin-walled metal sleeve 6, a massive metal washer 7, a metal strip 8, foil 9, preventing the spilling of explosive 10, 11. A porous substance is pressed onto the bottom of the sleeve (insert 12).

Распространяющаяся по детонирующему шнуру детонационная волна инициирует взрывчатое превращение в канале шайбы 7, содержащей взрывчатое вещество 11 меньшей плотности (большей чувствительности). В дальнейшем параметры детонационной волны усиливаются в слое взрывчатого вещества 10 большей плотности. После выхода детонационного фронта на боковую поверхность гильзы происходит инициирование основного заряда. Давление во фронте инициирующей ударной волны повышается за счет отражения детонационной волны от прокладки с высоким динамическим импедансом и формирования Маховского фронта, направление распространения которого близко к нормальному по отношению к оси заряда. При распространении детонационной волны по шашке взрывчатого вещества 3 за счет огибания взрывонепроводящего вкладыша 12 формируется сходящейся тороидальный фронт, за счет которого повышается импульс давления на поверхность метаемой кумулятивной облицовки 4, что обеспечивает увеличение энергии и эффективной длины кумулятивной струи, а следовательно, и увеличение пробивной способности заряда. The detonation wave propagating along the detonating cord initiates an explosive transformation in the channel of the washer 7 containing the explosive 11 of lower density (higher sensitivity). Subsequently, the detonation wave parameters are amplified in the explosive layer 10 of higher density. After the detonation front reaches the lateral surface of the liner, the main charge is initiated. The pressure in the front of the initiating shock wave increases due to reflection of the detonation wave from the gasket with high dynamic impedance and the formation of the Mach front, whose propagation direction is close to normal with respect to the charge axis. When the detonation wave propagates through the explosive block 3, a converging toroidal front is formed due to the envelope of the non-conductive liner 12, due to which the pressure pulse increases on the surface of the throwable cumulative lining 4, which provides an increase in the energy and effective length of the cumulative jet, and, consequently, an increase in breakdown ability charge.

Тонкостенная гильза диаметром 0,46-0,70 диаметра основания облицовки размещалась в заряде на расстоянии 0,06-0,14 диаметра основания облицовки от вершины кумулятивной облицовки. Кумулятивная облицовка составлялась из двух конусов с толщинами 0,6 мм для медного и 0,6 мм для алюминиевого. Угол раствора составной облицовки 75о, диаметр основания 34 мм. Заряд взрывчатого вещества (октоген) массой 21 г имел плотность 1,7 г/см3. Инициирование заряда осуществлялось детонирующим шнуром ДШТ-200. A thin-walled sleeve with a diameter of 0.46-0.70 of the diameter of the base of the lining was placed in a charge at a distance of 0.06-0.14 of the diameter of the base of the lining from the top of the cumulative lining. The cumulative lining was composed of two cones with a thickness of 0.6 mm for copper and 0.6 mm for aluminum. The angle of the compound lining is 75 °, the diameter of the base is 34 mm. An explosive charge (octogen) weighing 21 g had a density of 1.7 g / cm3. The charge was initiated by the detonating cord DShT-200.

Расстояние от тонкостенной гильзы (передаточного детонатора) до вершины кумулятивной облицовки определялось из экспериментальных данных, приведенных в табл. 1. Каждое значение устанавливалось на основании 5 параллельных опытов. Диаметр гильзы составлял 0,46, диаметр центрального канала шайбы 0,15 диаметра основания облицовки. The distance from the thin-walled sleeve (transfer detonator) to the top of the cumulative lining was determined from the experimental data given in table. 1. Each value was established on the basis of 5 parallel experiments. The diameter of the sleeve was 0.46, the diameter of the central channel of the washer 0.15 of the diameter of the base of the lining.

Как видно из данных табл.1, наилучшие результаты достигаются на расстояниях 0,06-0,14 диаметров основания облицовки. При этом нижняя граница указанного диапазона принята из соображений технологической безопасности изготовления кумулятивных зарядов методом прессования, так как при дальнейшем уменьшении расстояния между дном металлической гильзы инициирующего устройства и вершиной кумулятивной облицовки может произойти защемление взрывчатого вещества и его взрыв. Данные опыты и все последующие выполнялись с кумулятивными зарядами в бумажно-волокнистом корпусе. Последняя серия опытов свидетельствует, что наличие дополнительного детонатора (фиг.2) оказывает положительное влияние на функционирование кумулятивного заряда. As can be seen from the data in table 1, the best results are achieved at distances of 0.06-0.14 diameters of the base of the cladding. At the same time, the lower boundary of the specified range was adopted for reasons of technological safety in the manufacture of cumulative charges by pressing, since with further decrease in the distance between the bottom of the metal sleeve of the initiating device and the top of the cumulative lining, explosive jamming and explosion may occur. These experiments and all subsequent ones were performed with cumulative charges in a paper-fiber housing. The last series of experiments indicates that the presence of an additional detonator (figure 2) has a positive effect on the functioning of the cumulative charge.

Влияние диаметра тонкостенной гильзы с инертным вкладышем на действие кумулятивного заряда показано в табл. 2. В этом случае расстояние от дна гильзы до вершины облицовки составляло 0,06, а диаметр канала в шайбе 0,15 диаметра основания облицовки. The effect of the diameter of a thin-walled liner with an inert liner on the action of the cumulative charge is shown in table. 2. In this case, the distance from the bottom of the liner to the top of the cladding was 0.06, and the diameter of the channel in the washer was 0.15 of the diameter of the base of the cladding.

Как следует из приведенных результатов, тенденция увеличения пробития преграды от 0,46 до 0,70 диаметра основания облицовки весьма мала: при увеличении от 0,59 до 0,70 всего 1,6% при этом масса ВВ заряда (при плотности 1,73 г/см³ увеличивается с 23 до 26 г). Дальнейшее увеличение диаметра инициирующего устройства повлечет за собой еще больший рост массы взрывчатого вещества в кумулятивном заряде. Это в свою очередь резко снизит живучесть перфораторов и увеличит отрицательное воздействие взрыва на конструкцию скважины. На основании этих соображений величина диаметра дополнительного заряда была выбрана 0,46-0,70 диаметра основания облицовки.As follows from the above results, the tendency to increase the penetration of the barrier from 0.46 to 0.70 of the diameter of the base of the cladding is very small: with an increase from 0.59 to 0.70, only 1.6%, while the mass of the explosive charge (at a density of 1.73 g / cm ³ increases from 23 to 26 g). A further increase in the diameter of the initiating device will entail an even larger increase in the mass of the explosive in the cumulative charge. This in turn will drastically reduce the survivability of perforators and increase the detrimental effect of the explosion on the well structure. Based on these considerations, the diameter of the additional charge was chosen 0.46-0.70 diameter of the base of the cladding.

Зависимость эффективности действия кумулятивного заряда для перфоратора от диаметра отверстия в массивной шайбе приведено в табл.3. При этом диаметр инициирующего устройства равнялся 0,46, а его расстояние от вершины облицовки 0,06 диаметра основания облицовки. The dependence of the effectiveness of the cumulative charge for the perforator on the diameter of the hole in the massive washer is given in table 3. The diameter of the initiating device was 0.46, and its distance from the top of the cladding was 0.06 of the diameter of the base of the cladding.

Из представленных результатов следует, что граничными значениями размера канала в шайбе являются 0,12 0,18 диаметра основания облицовки. При этом нижняя граница связана с тем, что отверстия меньшего диаметра плохо заполняются взрывчатым веществом при прессовании детонатора, условия инициирования заряда детонирующим шнуром ухудшаются. From the presented results it follows that the boundary values of the channel size in the washer are 0.12 0.18 of the diameter of the base of the lining. The lower boundary is due to the fact that the holes of a smaller diameter are poorly filled with explosive when pressing the detonator, the conditions for initiating a charge with a detonating cord are worsened.

Целесообразность применения латунной прокладки в устройстве инициирования вытекает из результатов, представленных в табл.4. Величины остальных заявляемых параметров в данном случае находились в указанных диапазонах. The feasibility of using a brass strip in the initiation device follows from the results presented in table 4. The values of the remaining claimed parameters in this case were in the indicated ranges.

Из результатов табл.4 следует, что наличие металлической прокладки толщиной 0,5 мм между линзой и слоем ВВ существенно увеличивает пробитие зарядом стальной преграды. From the results of Table 4, it follows that the presence of a metal strip 0.5 mm thick between the lens and the explosive layer significantly increases the penetration by the charge of a steel barrier.

Использование предлагаемой конструкции кумулятивного заряда для перфоратора позволяет автоматизировать его производство, а также позволит увеличить приток нефти или газа в скважину. Using the proposed design of the cumulative charge for the punch allows you to automate its production, and will also increase the flow of oil or gas into the well.

Claims

1. CUMULATORY CHARGE FOR A PUNCH PORTABLE, comprising a housing with an explosive block, a cumulative lining, an inert liner, a metal washer with a central channel and an explosive placed between them associated with a detonating cord, characterized in that, in order to increase the effectiveness of the action, reduce the size due to the initiation of the charge in the direction perpendicular to its axis, and increasing the manufacturability of the manufacture while ensuring the safety of the manufacture of the charge, it is equipped with a sleeve sealed in the case, the bottom of which is 0.15 to 0.5 times the diameter of the sleeve, which is 0.35 to 0.70 times the diameter of the base of the cumulative facing, from the top of the cumulative cladding, while the inert liner, the metal washer and the explosive located between them are placed in the sleeve , the inert insert is made of porous material, and the diameter of the central channel of the washer is 0.7 1.6 times the diameter of the explosive core of the detonating cord.

2. The charge according to claim 1, characterized in that, in order to increase the initiating pulse in the direction perpendicular to the axis of the charge, a metal gasket made of metal is installed between the inert liner and the explosive placed under it, the dynamic impedance of which is higher than that of the material inert liner.