RU2093660C1 - Pipe cutter - Google Patents

Pipe cutter Download PDF

Info

Publication number
RU2093660C1
RU2093660C1 SU5060137A RU2093660C1 RU 2093660 C1 RU2093660 C1 RU 2093660C1 SU 5060137 A SU5060137 A SU 5060137A RU 2093660 C1 RU2093660 C1 RU 2093660C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
explosive
diameter
pipe
height
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Чернышев
Евстафий Иванович Жаринов
Александр Иванович Ионов
Сергей Дмитриевич Зимаков
Виктор Николаевич Бузин
Иван Дмитриевич Куделькин
Николай Петрович Бидыло
Original Assignee
Владимир Константинович Чернышев
Евстафий Иванович Жаринов
Александр Иванович Ионов
Сергей Дмитриевич Зимаков
Виктор Николаевич Бузин
Иван Дмитриевич Куделькин
Николай Петрович Бидыло
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Константинович Чернышев, Евстафий Иванович Жаринов, Александр Иванович Ионов, Сергей Дмитриевич Зимаков, Виктор Николаевич Бузин, Иван Дмитриевич Куделькин, Николай Петрович Бидыло filed Critical Владимир Константинович Чернышев
Priority to SU5060137 priority Critical patent/RU2093660C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2093660C1 publication Critical patent/RU2093660C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: device is intended for cutting pipes inside oil, gas and other wells. For effective cutting of drill pipes with thick walls with simultaneous reduction of their radial deformation and less mass of explosive charge, explosive charge is located between upper and lower metal plugs with no clearance. Axial hole in charge is blind to half of charge height. Initiating system is installed with its lower end face on bottom of blind hole in charge. Relation of thickness of each metal plug Δ to diameter of charge dch is within interval of
Figure 00000004
. Relation of charge height hch to diameter of charge dch is within interval of

Description

Изобретение относится к области сверхскоростного импульсного удара и предназначено для поперечного разрезания цилиндрических труб в нефтяных, газовых, геологоразведочных и других скважинах. The invention relates to the field of ultra-high-speed pulse impact and is intended for transverse cutting of cylindrical pipes in oil, gas, exploration and other wells.

Предлагаемое устройство решает задачу разрезания толстостенных труб за счет повышения эффективности действия заряда ВВ. При этом прилегающие к месту разрыва участки трубы практически не претерпевают радиальной деформации стенок, что позволяет производить их свободное извлечение из скважины. The proposed device solves the problem of cutting thick-walled pipes by increasing the efficiency of the explosive charge. At the same time, the pipe sections adjacent to the fracture site practically do not undergo radial deformation of the walls, which allows them to be freely removed from the well.

Известно устройство для резки труб, содержащее дисковый кумулятивный заряд с системой инициирования (СИ), расположенной на оси устройства. Данное устройство, имеющее кумулятивную выемку с облицовкой, формирует кольцевую металлическую струю, прожигающую стенки трубы на глубину не более 10-15 мм [1] Недостатком такого устройства является сравнительно невысокая способность резки толстостенных труб с малым внутренним диаметром из-за ограниченных размеров кумулятивного заряда. A device for cutting pipes containing a disk cumulative charge with an initiation system (SI) located on the axis of the device. This device, having a cumulative recess with a lining, forms an annular metal stream that burns the pipe walls to a depth of not more than 10-15 mm [1] The disadvantage of this device is the relatively low ability to cut thick-walled pipes with a small inner diameter due to the limited size of the cumulative charge.

Известно устройство для резки труб, состоящее из цилиндрического корпуса с расположенным в нем зарядом взрывчатого вещества (ВВ) и системы инициирования (СИ). СИ в виде взрывного патрона расположена на верхнем основании заряда. Устройство предназначено для разрезания прихваченных бурильных труб в скважинах в аварийных ситуациях [1, 2] При срабатывании взрывного патрона происходит возбуждение детонации на верхнем основании заряда, так что детонационная волна распространяется вдоль оси заряда от верхнего основания к нижнему. В результате под воздействием продуктов взрыва (ПВ) происходит разрушение стенок трубы. Недостатком такого устройства является сравнительно невысокое разрушающее действие, обусловленное разгрузкой ПВ при довольно большой массе заряда ВВ. A device for cutting pipes, consisting of a cylindrical body located in it with an explosive charge (BB) and an initiation system (SI). SI in the form of an explosive cartridge is located on the upper base of the charge. The device is designed to cut stuck drill pipes in wells in emergency situations [1, 2] When an explosive cartridge detonates, detonation is excited on the upper base of the charge, so that the detonation wave propagates along the axis of the charge from the upper base to the lower. As a result, under the influence of explosion products (PV), the walls of the pipe are destroyed. The disadvantage of this device is the relatively low destructive effect due to unloading of the PV with a rather large mass of explosive charge.

В качестве прототипа к заявляемому объекту взято устройство, содержащее цилиндрический корпус, размещенный в корпусе заряд ВВ с осевым отверстием, верхнюю металлическую пробку с отверстием, соосным с отверстием заряда, нижнюю металлическую пробку и средство инициирования, размещенное в отверстии заряда ВВ [3] Данное устройство также не обеспечивает разрезания толстостенных труб при сравнительно высокой массе заряда ВВ. As a prototype of the claimed object, a device is taken comprising a cylindrical body, an explosive charge placed in the housing with an axial hole, an upper metal plug with an opening coaxial with the charge hole, a lower metal plug and initiating means located in the explosive charge hole [3] This device also does not provide cutting thick-walled pipes with a relatively high mass of explosive charge.

Технический результат заключается в повышении эффективности разрезания бурильных труб с более толстыми стенками при одновременном снижении их радиальной деформации за счет сокращения массы заряда ВВ. The technical result consists in increasing the efficiency of cutting drill pipes with thicker walls while reducing their radial deformation by reducing the mass of the explosive charge.

Это достигается тем, что по сравнению с прототипом, содержащим цилиндрический корпус, размещенный в корпусе заряд ВВ с осевым отверстием, верхнюю металлическую пробку с отверстием, соосным с отверстием заряда, нижнюю металлическую пробку и средство инициирования, размещенное в отверстии заряда ВВ, новым является то, что корпус снабжен двумя металлическими пробками, примыкающими к основаниям заряда ВВ, в верхней пробке и заряде ВВ выполнено осевое отверстие, причем отверстие в заряде ВВ выполнено глухим и составляет половину его высоты, а система инициирования размещена на дне отверстия заряда. This is achieved by the fact that in comparison with the prototype containing a cylindrical body, an explosive charge placed in the housing with an axial hole, an upper metal plug with an opening coaxial with the charge hole, a lower metal plug and initiating means placed in the explosive charge hole is new that the case is equipped with two metal plugs adjacent to the bases of the explosive charge, an axial hole is made in the upper tube and explosive charge, and the hole in the explosive charge is blind and is half its height, and the initiation system is located at the bottom of the charge hole.

Кроме того, отношение высоты заряда hзар к его диаметру dзар лежит в интервале

Figure 00000006
а отношение толщины Δ каждой из пробок к диаметру заряда находится в интервале
Figure 00000007
.In addition, the ratio of the charge height h zar to its diameter d zar lies in the range
Figure 00000006
and the ratio of the thickness Δ of each of the plugs to the diameter of the charge is in the range
Figure 00000007
.

Наличие примыкающих к основаниям заряда массивных металлических пробок, сдерживающих разлет ПВ, повышает разрушающее действие заряда. Металлические пробки обеспечивают формирование отраженных от пробок ударных волн, при многократном столкновении которых в стенках бурильной трубы возникает структура разрушающих напряжений, приводящих к эффективному разрыву трубы. В случае малой толщины пробок Δ <0,7dзар они, быстро набирая скорость и разлетаясь в противоположные стороны, расширяют объем для ПВ, что приводит к падению давления продуктов взрыва внутри трубы и соответственно к снижению разрушающего действия заряда. При толщине пробок D >1,2dзар не наблюдается заметного повышения эффекта разрушения.The presence of massive metal plugs adjacent to the base of the charge, restraining the expansion of the PV, increases the destructive effect of the charge. Metal plugs provide the formation of shock waves reflected from the plugs, during repeated collision of which a structure of destructive stresses arises in the walls of the drill pipe, leading to effective pipe rupture. In the case of tubes of small thickness Δ <0,7d they charge quickly gaining speed and flying away in opposite directions to expand the volume PV, which leads to a drop in pressure within the explosion products tube and accordingly to reduce the destructive action of the charge. With a tube thickness of D> 1.2d zar , a noticeable increase in the fracture effect is not observed.

Важную роль в разрезании стенок трубы играет высота заряда. При высоте заряда hзар<1,5dзар наблюдается отсутствие или неполное разрушение стенок трубы; при hзар >2dзар труба претерпевает полное разрушение, но при этом возрастает масса ВВ и соответственно увеличивается радиальная деформация стенок трубы.An important role in cutting the walls of the pipe is played by the height of the charge. At a charge height h zar <1.5d zar , the absence or incomplete destruction of the pipe walls is observed; at h zar > 2d the zar pipe undergoes complete destruction, but the explosive mass increases and the radial deformation of the pipe walls increases accordingly.

На фиг. 1 изображено заявляемое устройство; на фиг. 2 изображено заявляемое устройство со средством инициирования вне заряда. In FIG. 1 shows the inventive device; in FIG. 2 shows the inventive device with means for initiating off-charge.

Труборез (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 с расположенным в нем зарядом 2 и систему инициирования 3. В корпусе 1 установлены две металлические пробки 4 и 5, примыкающие к основаниям заряда 2. В верхней пробке 4 и заряде ВВ выполнено осевое отверстие 6. Глубина глухого отверстия 6 в заряде ВВ 2 составляет половину его высоты. Система инициирования 3 установлена в отверстии 6 и примыкает к дну глухого отверстия заряда 2. Для наглядности схематично изображена труба 7, подлежащая разрушению. Отношение высоты заряда hзар к его диаметру dзар лежит в интервале

Figure 00000008
а отношение Δ толщины каждой из пробок к диаметру заряда находится в пределах
Figure 00000009
.The pipe cutter (Fig. 1) contains a cylindrical body 1 with a charge 2 located in it and an initiation system 3. Two metal plugs 4 and 5 are installed in the housing 1, adjacent to the bases of the charge 2. An axial hole 6 is made in the upper plug 4 and the explosive charge. The depth of the blind hole 6 in the explosive charge 2 is half its height. The initiation system 3 is installed in the hole 6 and is adjacent to the bottom of the blind hole of the charge 2. For clarity, the pipe 7 to be destroyed is schematically shown. The ratio of the charge height h zar to its diameter d zar lies in the range
Figure 00000008
and the ratio Δ of the thickness of each of the plugs to the diameter of the charge is within
Figure 00000009
.

На фиг. 2 представлено конкретное устройство системы инициирования заряда ВВ. Оно состоит из средства инициирования (электродетонатор) 8, расположенного на внешнем торце верхней пробки 4 и канала передачи детонации в виде прутка ВВ (10), помещенного в трубку 9 из невзрываемого материала. Трубка 9 с прутком ВВ 10 установлена в осевом отверстии 6 и примыкает с одной стороны к средству инициирования 8, а с другой к дну глухого отверстия заряда 2. Толщина стенок трубки 9 из невзрываемого материала выбрана с таким расчетом, чтобы исключалась возможность преждевременного возбуждения детонации или разрушения заряда ВВ ударной волной от прутка ВВ в течение времени, пока не произойдет подрыв заряда в центре. In FIG. 2 shows a specific device of the explosive charge initiation system. It consists of initiating means (electric detonator) 8 located on the outer end of the upper tube 4 and the detonation transmission channel in the form of an explosive rod (10) placed in a tube 9 of non-explosive material. The tube 9 with the BB 10 rod is installed in the axial hole 6 and is adjacent on one side to the initiating means 8, and on the other to the bottom of the dead hole of the charge 2. The wall thickness of the tube 9 from the non-explosive material is selected so that the possibility of premature detonation excitation is excluded or destruction of the explosive charge by the shock wave from the explosive rod over a period of time until the charge undermines in the center.

Устройство работает следующим образом. Как видно из фиг. 1, при подрыве СИ 3 возбуждается детонация в данной части отверстия 6 заряда 2. Сферическая расходящаяся детонационная волна, возникающая в центре заряда 2, распространяется по заряду и достигает его оснований одновременно. Отраженные от пробок 4, 5 ударные волны направлены навстречу друг другу. При многократном столкновении ударных волн в стенках разрушаемой трубы 7 возникает структура напряжений, которые по своей величине превышают прочность материала стенок трубы, что и приводит к ее поперечному разрыву. The device operates as follows. As can be seen from FIG. 1, when SI 3 is detonated, detonation is excited in this part of the hole 6 of charge 2. A spherical diverging detonation wave arising in the center of charge 2 propagates along the charge and reaches its bases at the same time. The shock waves reflected from the plugs 4, 5 are directed towards each other. When multiple collisions of shock waves in the walls of the destroyed pipe 7 there is a structure of stresses, which in magnitude exceed the strength of the material of the pipe walls, which leads to its transverse rupture.

Работа трубореза на фиг. 2 отличается от работы трубореза на фиг. 1 только тем, что возбуждение детонации заряда осуществляется через пруток ВВ малого сечения, установленного в трубке из невзрываемого материала. The operation of the pipe cutter in FIG. 2 differs from the operation of the pipe cutter in FIG. 1 only by the fact that the excitation of detonation of the charge is carried out through a bar of explosives of small cross-section, installed in a tube of non-explosive material.

В качестве примера конкретного исполнения была выбрана конструкция трубореза, вид которого схематически изображен на фиг. 2. As an example of a specific embodiment, the design of a pipe cutter was chosen, the view of which is schematically depicted in FIG. 2.

Основные параметры и размеры конструкции:
заряд ВВ: диаметр 40 мм, высота 60 мм, масса ВВ 130 г;
металлические пробки: диаметр 40 мм, толщина 35 мм;
корпус: наружный диаметр 50 мм; толщина стенки 5 мм;
трубка с ВВ: диаметр прутка 1,8 мм; диаметр трубки -5 мм;
разрушаемая труба: наружный диаметр 130 мм: толщина стенки 35 мм, материал сталь марки 40ХН2МА.
The main parameters and dimensions of the structure:
explosive charge: diameter 40 mm, height 60 mm, explosive mass 130 g;
metal plugs: diameter 40 mm, thickness 35 mm;
case: outer diameter 50 mm; wall thickness 5 mm;
tube with explosives: bar diameter 1.8 mm; tube diameter -5 mm;
destructible pipe: outer diameter 130 mm: wall thickness 35 mm, material steel grade 40XH2MA.

Как показали эксперименты, труборез надежно разрезает трубу из стали марки 40ХН2МА с наружным диаметром 130 мм и толщиной стенки 35 мм. В результате исследований было установлено, что при заданном диаметре заряда разрушающая способность трубореза зависит от прочностных свойств материала разрушаемой трубы. По этой причине отработка трубореза проводилась на трубах, изготовленных из стали марки 40ХН2МА, наиболее распространенных и используемых в нефтегазодобывающей промышленности. При разрыве наружная поверхность неразрушенной части трубы претерпевала незначительную радиальную деформацию, так что эта часть трубы может свободно извлекаться из скважины. As experiments showed, the pipe cutter reliably cuts a pipe made of steel grade 40XH2MA with an outer diameter of 130 mm and a wall thickness of 35 mm. As a result of research, it was found that at a given charge diameter, the destructive ability of the pipe cutter depends on the strength properties of the material of the pipe being destroyed. For this reason, the pipe cutter was tested on pipes made of steel grade 40XH2MA, the most common and used in the oil and gas industry. Upon rupture, the outer surface of the undamaged part of the pipe underwent slight radial deformation, so that this part of the pipe can be freely removed from the well.

Claims (1)

1. Труборез, содержащий цилиндрический корпус с верхней и нижней металлическими пробками, внутри которого размещен заряд взрывчатого вещества с осевым отверстием, и систему инициирования, установленную в осевом отверстии, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества размещен между верхней и нижней металлическими пробками без зазора, осевое отверстие заряда выполнено глухим на половину высоты заряда, а система инициирования нижним торцом установлена на дне глухого отверстия заряда, причем отношение толщины каждого из металлических пробок Δ к диаметру заряда dзар находится в интервале
Figure 00000010

2. Труборез по п.1, отличающийся тем, что отношение высоты заряда hзар к его диаметру dзар находится в интервале
1,5 ≅ hзар/dзар ≅ 2.
1. A pipe cutter comprising a cylindrical body with upper and lower metal plugs, inside of which an explosive charge with an axial hole is placed, and an initiation system installed in the axial hole, characterized in that the explosive charge is placed between the upper and lower metal plugs without a gap, the axial hole of the charge is blind at half the height of the charge, and the lower end initiation system is installed at the bottom of the blind hole of the charge, and the ratio of the thickness of each metal plugs Δ to the diameter of the charge d z a p is in the range
Figure 00000010

2. The pipe cutter according to claim 1, characterized in that the ratio of the charge height h z a p to its diameter d z a p is in the range
1.5 ≅ h z a p / d z a p ≅ 2.
SU5060137 1992-08-26 1992-08-26 Pipe cutter RU2093660C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5060137 RU2093660C1 (en) 1992-08-26 1992-08-26 Pipe cutter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5060137 RU2093660C1 (en) 1992-08-26 1992-08-26 Pipe cutter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2093660C1 true RU2093660C1 (en) 1997-10-20

Family

ID=21612297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5060137 RU2093660C1 (en) 1992-08-26 1992-08-26 Pipe cutter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2093660C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2558786A (en) * 2016-12-23 2018-07-18 Spex Corp Holdings Ltd Improved tool

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Фриндляндер Л.Я. Прострелочно-взрывная аппаратура. - М.: Недра, 1990, с. 163,164. 2. Григорян Н.Г. Краткий справочник по прострелочно-взрывным работам в скважинах. - М.: Недра, 1982, с. 119, 120. 3. Беркович М.Я. и др. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении скважин. - М.: Гостоптехиздат, 1960, с. 134 - 136. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2558786A (en) * 2016-12-23 2018-07-18 Spex Corp Holdings Ltd Improved tool
GB2558786B (en) * 2016-12-23 2021-12-01 Spex Corp Holdings Ltd Tubular fracturing tool
US11193344B2 (en) 2016-12-23 2021-12-07 Spex Corporate Holdings Ltd. Fracturing tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7104326B2 (en) Apparatus and method for severing pipe utilizing a multi-point initiation explosive device
US7146913B2 (en) Shaped charge tubing cutter
GB2055663A (en) Method and apparatus for severing conduits
US5415101A (en) Shaped explosive charge, a method of blasting using the shaped explosive charge and a kit to make it
EA011184B1 (en) Shaped charge assembly and method of damaging a target
EP3999712A1 (en) Ballistically actuated wellbore tool
US8459185B1 (en) Projectile-generating explosive access tool
US5467824A (en) Apparatus for and a method of severing multiple casing strings using explosives
RU2093660C1 (en) Pipe cutter
US3302567A (en) Shaped-charge booster
RU2083948C1 (en) Mechanical fuze detonating device
RU2119398C1 (en) Method for explosion cutting of hard materials and apparatus for performing the same
RU2742427C1 (en) Cumulative perforator
EP1358395B1 (en) Oil well perforator
RU2192537C2 (en) Device for pipe string parting
RU2119039C1 (en) Device for breaking of pipes
US3491841A (en) Method and apparatus for the explosive drilling of boreholes
SU1223845A3 (en) Device for perforating boreholes
RU2083797C1 (en) Device for cutting out section of pipe in casing string
RU2045745C1 (en) Method of explosive destruction of large-sized blocks and shaped charge
RU84444U1 (en) TORPEDA FOR TERMINATION OF LOADED DRILL PIPES
US2919646A (en) Well explosive devices
RU2153147C1 (en) Detonating device of mechanical fuze
GB2175674A (en) An explosive cutting device
RU2155262C2 (en) Device for cutting by blasting