RU2138624C1

RU2138624C1 - Well perforation device

Info

Publication number: RU2138624C1
Application number: RU99105632A
Authority: RU
Inventors: В.П. Погорелов; Р.С. Хисамов; Ш.Х. Минибаев; С.В. Полторыхин; А.П. Федотов; А.В. Есипов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью фирма "Силен"
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 1999-09-27

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: device can be used in explosion perforating equipment at opening of productive beds in oil and gas wells. Well perforation device has detonating cord, body, explosive charge installed with clearance at side of detonating cord, and sheathing. Clearance at side of detonating cord is made with cylindrical part transferring into widening tapered part. Area of tapered part base is larger than area of explosive charge base at point of their contact. Length of cylindrical part is larger than its diameter. Cone angle of tapered part is from 90 to 120 deg. Clearance is filled with highly sensitive explosive material of low density. Tapered configuration of charge at side of explosive material can be made as transforming into cylindrical configuration. Application of aforesaid well perforation device ensures high perforating capacity due to preventing displacement at bringing shock wave to explosive material. EFFECT: higher efficiency. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может найти применение в прострелочно-взрывных работах при вскрытии продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин. The invention relates to the mining industry and can find application in perforated blasting operations during the opening of productive formations of oil and gas wells.

Известно устройство, включающее корпус с зарядом взрывчатого вещества и облицовку выемки, выполненную из легкоплавкого металла [1]. A device is known that includes a housing with an explosive charge and a lining of a recess made of fusible metal [1].

Недостатком устройства является низкая пробивная способность. The disadvantage of this device is its low penetration ability.

Известно устройство для перфорации скважины, включающее детонирующий шнур и кумулятивный заряд, содержащий корпус с зарядом взрывчатого вещества. Детонация к заряду взрывчатого вещества передается через оболочку шнура и стенку корпуса [2]. A device for perforating a well is known, including a detonating cord and a cumulative charge, comprising a body with an explosive charge. Detonation to the explosive charge is transmitted through the shell of the cord and the wall of the body [2].

Недостатком устройства является то, что давление инициирования от скользящей ударной волны мало и, как следствие, вероятность срабатывания заряда составляет 50 - 70%. По этой причине низка эффективность работ по перфорации скважин. The disadvantage of this device is that the initiation pressure from a sliding shock wave is small and, as a result, the probability of a charge being triggered is 50 - 70%. For this reason, the efficiency of well perforation is low.

Известно устройство для перфорации скважины, включающее детонирующий шнур и кумулятивный заряд, содержащий корпус и заряд взрывчатого вещества, установленный относительно стенки корпуса с зазором со стороны детонирующего шнура [3]. A device for perforating a well is known, including a detonating cord and a cumulative charge containing a body and an explosive charge mounted relative to the wall of the body with a gap from the side of the detonating cord [3].

Расположение заряда взрывчатого вещества относительно стенки корпуса со стороны детонирующего шнура с зазором приводит к тому, что повышается темп ввода энергии в заряд взрывчатого вещества. При отсутствии зазора, из-за циркуляции ударных волн от детонирующего шнура через корпус, заряд взрывчатого вещества нагружается медленно. Благодаря зазору скорость стенки корпуса достигает величины, близкой к конечной в момент удара по взрывчатому веществу заряда. Тем самым повышается вероятность срабатывания заряда и повышается пробивная способность. The location of the explosive charge relative to the wall of the housing from the side of the detonating cord with a gap leads to an increase in the rate of energy input into the explosive charge. In the absence of a gap, due to the circulation of shock waves from the detonating cord through the housing, the explosive charge is loaded slowly. Due to the gap, the speed of the wall of the body reaches a value close to the final one at the moment of impact on the explosive charge. This increases the likelihood of a charge being triggered and increases the breakdown ability.

Недостатком устройства является то, что под действием ударной волны от детонирующего шнура стенка корпуса в зазоре разворачивается, летит под углом и ударяет по взрывчатому веществу не по его центру, а в смещенной от центра точке. При этом детонация взрывчатого вещества приводит к образованию смещенной от центра кумулятивной струи и снижению пробивной способности. The disadvantage of this device is that under the action of a shock wave from a detonating cord, the wall of the body in the gap expands, flies at an angle and strikes the explosive not at its center, but at a point offset from the center. In this case, the detonation of an explosive leads to the formation of a cumulative jet displaced from the center and a decrease in penetration ability.

В предложенном устройстве решается задача повышения пробивной способности за счет исключения смещения при подводе ударной волны к взрывчатому веществу. The proposed device solves the problem of increasing the breakdown ability by eliminating bias when the shock wave is supplied to the explosive.

Задача решается тем, что в устройстве для перфорации скважины, включающем детонирующий шнур, корпус, заряд взрывчатого вещества, установленный с зазором со стороны детонирующего шнура, и облицовку, согласно изобретению, зазор со стороны детонирующего шнура выполнен с цилиндрической частью, переходящей в расширяющуюся коническую часть, с площадью основания конической части, большей площади основания заряда взрывчатого вещества в месте их соприкосновения, с длиной цилиндрической части, большей ее диаметра, с углом конусности конической части от 90 до 120^o, при этом зазор заполнен высокочувствительным взрывчатым веществом низкой плотности. Коническая форма зазора со стороны взрывчатого вещества может быть выполнена переходящей в цилиндрическую форму.The problem is solved in that in a device for perforating a well, including a detonating cord, a housing, an explosive charge set with a gap on the side of the detonating cord, and the lining, according to the invention, the gap on the side of the detonating cord is made with a cylindrical part turning into an expanding conical part , with the base area of the conical part, a larger area of the base of the explosive charge in the place of their contact, with the length of the cylindrical part, greater than its diameter, with the conic angle Asti from 90 to 120 ^o, the gap being filled with highly sensitive explosive low density. The conical shape of the gap from the side of the explosive can be made into a cylindrical shape.

Признаками изобретения являются:
1. детонирующий шнур;
2. корпус;
3. заряд взрывчатого вещества;
4. установление заряда взрывчатого вещества с зазором со стороны детонирующего шнура;
5. облицовка;
6. выполнение зазора со стороны детонирующего шнура с цилиндрической частью, переходящей в расширяющуюся коническую часть;
7. площадь основания конической части больше площади основания заряда взрывчатого вещества в месте их соприкосновения;
8. длина цилиндрической части зазора больше ее диаметра;
9. угол конусности конической части от 90 до 120^o;
10. заполнение всего зазора высокочувствительным взрывчатым веществом низкой плотности;
11. выполнение конической формы зазора со стороны заряда взрывчатого вещества, переходящей в цилиндрическую форму.The features of the invention are:
1. detonating cord;
2. housing;
3. explosive charge;
4. Establishment of an explosive charge with a gap from the detonating cord;
5. facing;
6. clearance from the side of the detonating cord with a cylindrical part turning into an expanding conical part;
7. the base area of the conical part is larger than the base area of the explosive charge at the point of contact;
8. the length of the cylindrical part of the gap is greater than its diameter;
9. taper angle of the conical part from 90 to 120 ^o ;
10. filling the entire gap with a highly sensitive low-density explosive;
11. the implementation of a conical shape of the gap on the side of the explosive charge, turning into a cylindrical shape.

Признаки 1 - 5 являются общими с прототипом, признаки 6 - 10 являются существенными отличительными признаками изобретения, признак 11 является частным признаком изобретения. Signs 1 to 5 are common with the prototype, signs 6 to 10 are essential distinguishing features of the invention, sign 11 is a particular feature of the invention.

С увеличением глубины перфорационных отверстий продуктивность скважин возрастает. В данном устройстве решается задача повышения пробивной способности кумулятивного заряда перфоратора, а следовательно, задача увеличения глубины перфорационных отверстий скважины. With increasing depth of perforations, productivity of wells increases. This device solves the problem of increasing the breakdown ability of the cumulative charge of the perforator, and therefore, the task of increasing the depth of the perforation holes of the well.

На фиг. 1 представлено устройство для перфорации скважин, на фиг. 2 представлено выполнение конической формы зазора со стороны заряда взрывчатого вещества, переходящей в цилиндрическую форму. In FIG. 1 shows a device for perforating wells; FIG. 2 shows the implementation of a conical shape of the gap on the side of the explosive charge, which becomes cylindrical.

Устройство для перфорации скважины включает детонирующий шнур 1, корпус 2 и заряд взрывчатого вещества 3, установленный с зазором, выполненным с цилиндрической частью 4, обращенной к детонирующему шнуру 1, и расширяющейся конической частью 5, обращенной широкой частью к заряду взрывчатого вещества 3. Длина цилиндрической части 4 больше ее диаметра. Угол конусности конической части 5 от 90 до 120^o. Площадь основания конической части больше площади основания заряда взрывчатого вещества 3 в месте их соприкосновения. Цилиндрическая 4 и коническая 5 части заполнены высокочувствительным взрывчатым веществом низкой плотности 6. Заряд взрывчатого вещества 3 изнутри покрыт облицовкой 7.A device for perforating a well includes a detonating cord 1, a housing 2, and an explosive charge 3 installed with a gap made with a cylindrical part 4 facing the detonating cord 1 and an expanding conical part 5 facing a wide part to the explosive charge 3. The length of the cylindrical part 4 is larger than its diameter. The taper angle of the conical part 5 from 90 to 120 ^o . The base area of the conical part is larger than the base area of the explosive charge 3 at the point of contact. The cylindrical 4 and conical 5 parts are filled with a highly sensitive low-density explosive 6. The charge of the explosive 3 is internally coated with a lining 7.

На фиг. 2 представлена коническая часть 5, имеющая со стороны заряда взрывчатого вещества 3 следующую цилиндрическую часть 8. In FIG. 2 shows a conical part 5 having, on the side of the explosive charge 3, the next cylindrical part 8.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При инициировании детонации в детонационном шнуре 1 ударная волна возбуждает детонацию в высокочувствительном взрывчатом веществе низкой плотности 6. Оптимальная плотность высокочувствительного взрывчатого вещества низкой плотности 6 составляет 1,3 - 1,5 г/см³. За счет высокой чувствительности, обеспечиваемой низкой плотностью высокочувствительного взрывчатого вещества 6, облегчается подрыв (передача детонации) от детонационного шнура 1. В цилиндрической части 4 высокочувствительного взрывчатого вещества низкой плотности 6 происходит выравнивание фронта детонации. Длина цилиндрической части 4 больше ее диаметра обеспечивает необходимую степень выравнивания фронта детонации. В конической части 5 высокочувствительного взрывчатого вещества низкой плотности 6 происходит увеличение мощности детонации до величины, необходимой для подрыва (детонации) заряда взрывчатого вещества 3 высокой плотности. Угол конусности конической части 5 от 90 до 120^o обеспечивает необходимую степень увеличения мощности передачи детонации к заряду взрывчатого вещества 3. Площадь основания конической части высокочувствительного взрывчатого вещества низкой плотности 6 больше площади основания заряда взрывчатого вещества 3 в месте их соприкосновения обеспечивает равномерную передачу детонации заряду взрывчатого вещества 3. За счет равенства площади контакта высокочувствительного взрывчатого вещества низкой плотности 6 и заряда взрывчатого вещества 3 при детонации в заряд взрывчатого вещества 3 входит плоская ударная волна. Оптимальная масса заряда взрывчатого вещества 3 составляет от 16 до 23 г. Плотность заряда взрывчатого вещества 3 не менее 1,82 г/см³. При детонации заряда взрывчатого вещества 3 происходит схлопывание облицовки 7 и формирование кумулятивной струи, образующей перфорационный канал в обсадной колонне и окружающей породе вокруг скважины.When initiating detonation in detonation cord 1, the shock wave excites detonation in a highly sensitive low-density explosive 6. The optimal density of a highly sensitive low-density explosive 6 is 1.3-1.5 g / cm ³ . Due to the high sensitivity provided by the low density of the highly sensitive explosive 6, detonation (detonation transmission) from the detonation cord 1 is facilitated. In the cylindrical part 4 of the high-sensitivity explosive low density 6, the detonation front is aligned. The length of the cylindrical part 4 is greater than its diameter provides the necessary degree of alignment of the detonation front. In the conical part 5 of the highly sensitive low-density explosive 6, an increase in the detonation power occurs to the value necessary to detonate (detonate) the charge of the high-density explosive 3. The taper angle of the conical part 5 from 90 to 120 ^o provides the necessary degree of increase in the power of detonation transmission to the explosive charge 3. The base area of the conical part of the highly sensitive low-density explosive 6 is larger than the base area of the explosive charge 3 at the point of contact, provides a uniform transfer of detonation to the explosive charge 3. Due to the equality of the contact area of the highly sensitive low-density explosive 6 and the explosive charge 3 at detonation in the explosive charge 3 includes a plane shock wave. The optimal charge mass of the explosive 3 is from 16 to 23 g. The charge density of the explosive 3 is not less than 1.82 g / cm ³ . When the explosive charge 3 is detonated, the lining 7 collapses and a cumulative jet forms, forming a perforation channel in the casing and surrounding rock around the well.

В случае, если коническая часть 5 имеет со стороны заряда взрывчатого вещества 3 следующую цилиндрическую часть 8, происходит исключение крайних зон в острых углах конуса и более полное использование мощности высокочувствительного взрывчатого вещества 6. If the conical part 5 has the following cylindrical part 8 on the charge side of the explosive 3, the extreme zones in the sharp corners of the cone are eliminated and the power of the highly sensitive explosive 6 is more fully utilized.

Высокочувствительное взрывчатое вещество низкой плотности 6 может быть выполнено из октогена марки Б, из октогена ОМА и т.п. Заряд взрывчатого вещества 3 может быть выполнен из пластифицированного октогена ОМА и т.п. Highly sensitive low-density explosive 6 can be made of HMX grade B, OMA HMA, and the like. The explosive charge 3 can be made of plasticized HMO OMA, etc.

Пример 1. В устройстве для перфорации скважины используют детонирующий шнур 1 марки ДШТ 200, имеющий наружный диаметр 6,2 мм. Заряд взрывчатого вещества 3 выполнен из пластифицированного октогена ОМА и имеет плотность 1,82 г/см³ и массу 19 г. Зазор выполнен с цилиндрической частью 4 длиной 3,5 мм и диаметром 2,5 мм, переходящей в расширяющуюся коническую часть 5 с углом конусности 100^o. Длина всего зазора, заполненного высокочувствительным взрывчатым веществом низкой плотности 6, составляет 7 мм. Цилиндрическая 4 и коническая 5 части заполнены высокочувствительным взрывчатым веществом 6 из октогена ОМА с плотностью 1,4 г/см³. Испытания устройств показали, что глубина пробивания кумулятивной струей стальной преграды составила 145 мм. При более чем 1000 испытаний кумулятивного заряда не зафиксировано ни одного несрабатывания.Example 1. In a device for perforating a well, a detonating cord 1 of the DShT 200 brand having an outer diameter of 6.2 mm is used. The explosive charge 3 is made of plasticized OMA HMX and has a density of 1.82 g / cm ³ and a mass of 19 g. The gap is made with a cylindrical part 4 3.5 mm long and 2.5 mm in diameter, turning into an expanding conical part 5 with an angle tapering 100 ^o . The length of the entire gap filled with a highly sensitive low density explosive 6 is 7 mm. The cylindrical 4 and conical 5 parts are filled with highly sensitive explosive 6 from OMA octogen with a density of 1.4 g / cm ³ . Tests of the devices showed that the penetration depth of the cumulative jet of steel barriers was 145 mm. With more than 1000 tests of the cumulative charge, not a single failure was recorded.

Варьирование угла конусности конической части от 90 до 120^o приводит к аналогичному результату.Varying the taper angle of the conical part from 90 to 120 ^o leads to a similar result.

Пример 2. Выполняют, как пример 1. Коническая часть 5, имеющая со стороны заряда взрывчатого вещества 3 следующую цилиндрическую часть 8, заполнена октогеном марки Б. Example 2. Perform, as example 1. The conical part 5, having from the side of the explosive charge 3 the next cylindrical part 8, is filled with an octogen grade B.

Применение предложенного устройства позволит повысить проблемную способность и за счет этого получать перфорационные отверстия большей глубины. The application of the proposed device will increase the problem ability and thereby obtain perforations of greater depth.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент Франции N 2522805, R 42 L 1/02, 1983.Sources of information taken into account when preparing the application:
1. French patent N 2522805, R 42 L 1/02, 1983.

2. Патент Франции N 2285508, E 21 B 43/117, 1976. 2. French Patent No. 2285508, E 21 B 43/117, 1976.

3. Патент РФ N 2090741, E 21 B 43/117, 1997. 3. RF patent N 2090741, E 21 B 43/117, 1997.

Claims

1. A device for perforating a well, including a detonating cord, a housing, an explosive charge installed with a gap on the side of the detonating cord, and a lining, characterized in that the gap on the side of the detonating cord is made with a cylindrical part turning into an expanding conical part, with an area base of the conical portion, the greater area of the base explosive charge at the site of contact with the cylindrical portion of length greater than its diameter, with an angle of taper of the conical portion 90 - 120 ^o, while ZAZ p filled with highly sensitive explosive low density.

2. The device according to claim 1, characterized in that the conical shape of the gap from the side of the explosive is made into a cylindrical shape.