RU2170338C2

RU2170338C2 - Charging module of cumulative perforator

Info

Publication number: RU2170338C2
Application number: RU99115618A
Authority: RU
Inventors: С.П. Василевич; О.А. Бычков; Н.М. Старостина; А.Н. Зеленов; А.Е. Скворцов; А.С. Иванов; С.П. Антипинский; А.В. Найченко
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2001-07-10

Abstract

FIELD: perforation of wells for second opening of productive pools of oil and gas wells. SUBSTANCE: charging module of cumulative perforator has basic and shaped charges in body of base. They are interconnected by continuous detonation duct. Its faces are faced with metal. Detonation duct is filled with explosive matter and contacts top of shaped charge. Base comes in the form of cylindrical jacket, its faces have less strength in central part than all other elements of base. Shaped charges are attached directly to internal cylindrical surface of base. Blasting charges are arranged on faces of base. EFFECT: increased trouble-free operation of perforator and safety for personnel. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для перфорирования скважин, а именно к кумулятивным перфораторам, и предназначено для вторичного вскрытия продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин. The invention relates to devices for perforating wells, namely to cumulative perforators, and is intended for the secondary opening of productive formations of oil and gas wells.

Известен корпусный перфоратор ПКОС-89 (проспект "Аппаратура и оборудование для прострелочно-взрывных работ при геофизической разведке недр", издание Можайского полиграфического комбината, 1989 г., стр. 10). The well-known case puncher PKOS-89 (prospectus "Instrumentation and equipment for shooting and blasting operations in geophysical exploration of mineral resources", edition of the Mozhaisk Printing Plant, 1989, p. 10).

Зарядный модуль этого кумулятивного корпусного перфоратора содержит основание, кумулятивные заряды, размещенные в теле основания, огневую цепь в виде детонационного шнура, которая непосредственно контактирует с вершинами кумулятивных зарядов. Недостатком его является низкая надежность из-за сильных ударноволновых нагрузок на корпус перфоратора. The charging module of this cumulative casing punch contains a base, cumulative charges located in the base body, a firing chain in the form of a detonation cord, which directly contacts the tops of the cumulative charges. Its disadvantage is low reliability due to strong shock-wave loads on the perforator body.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является зарядный модуль кумулятивного корпусного перфоратора, конструкция которого описана в пат. РФ N 1810503, МКИ E 21 B 43/116, под названием "Зарядный модуль кумулятивного корпусного перфоратора", опубликованном 27.04.93 г. в бюллетене "Открытия и изобретения" N 15, переведенным из а. с. СССР в патент РФ 21.02.94 г. Данный зарядный модуль содержит основание, кумулятивные заряды в теле основания и канал, заполненный ВВ, причем канал с ВВ непосредственно контактирует с вершиной кумулятивного заряда. Основание выполнено как единое целое из пористого материала с плотностью в интервале 0.1...0.7 г/см³, кумулятивные заряды соединены между собой непрерывным каналом с ВВ. На торцах основания детонационный канал облицован металлом.The closest and selected as a prototype is the charging module of the cumulative casing punch, the design of which is described in US Pat. RF N 1810503, MKI E 21 B 43/116, under the name "Charging module of a cumulative casing punch," published on 04/27/93 in the bulletin "Discoveries and inventions" N 15, translated from a. from. The USSR in the patent of the Russian Federation 02.21.94, This charging module contains a base, cumulative charges in the body of the base and a channel filled with explosives, and the channel with the explosives directly contacts the top of the cumulative charge. The base is made as a single unit of a porous material with a density in the range of 0.1 ... 0.7 g / cm ³ , cumulative charges are interconnected by a continuous channel with explosives. At the ends of the base, the detonation channel is lined with metal.

Но известная конструкция обладает рядом недостатков:
1) незащищенность от воздействия окружающей среды в случае аварийной разгерметизации перфоратора;
2) недостаточная надежность работы зарядного модуля из-за возможных повреждений детонационных каналов с ВВ от внешних механических воздействий и в процессе сборки перфоратора;
3) недостаточная безопасность работ с зарядным модулем ввиду незащищенности ВВ в детонационных каналах от внешних механических и прочих воздействий;
4) отрицательное влияние кумулятивных зарядов на работу друг друга за счет передачи ударной волны по основанию, как следствие для устранения влияния необходимо увеличивать расстояние между зарядами, что ведет к уменьшению плотности перфорации.But the known design has several disadvantages:
1) exposure to the environment in the event of an emergency depressurization of the perforator;
2) insufficient reliability of the charging module due to possible damage to detonation channels with explosives from external mechanical influences and during the assembly of the perforator;
3) insufficient safety of work with the charging module due to the insecurity of the explosives in the detonation channels from external mechanical and other influences;
4) the negative effect of cumulative charges on each other's work due to the transfer of the shock wave along the base, as a result, to eliminate the influence, it is necessary to increase the distance between the charges, which leads to a decrease in the perforation density.

Настоящая задача решается тем, что, в зарядном модуле кумулятивного корпусного перфоратора, содержащем основание, кумулятивные заряды в теле основания, соединенные между собой непрерывным детонационным каналом, торцы которого облицованы металлом, заполненным взрывчатым веществом и контактирующим с вершиной кумулятивного заряда, основание выполнено в виде цилиндрической оболочки, торцы которой имеют в центральной части меньшую прочность на воздействие гидростатического давления, чем прочность всех остальных элементов основания, кумулятивные заряды прикреплены непосредственно к внутренней цилиндрической поверхности основания, а на торцах основания расположены шашки ВВ. The present problem is solved in that, in the charging module of the cumulative case perforator containing the base, the cumulative charges in the body of the base, interconnected by a continuous detonation channel, the ends of which are lined with metal filled with explosive and in contact with the top of the cumulative charge, the base is made in the form of a cylindrical shells, the ends of which have in the central part less resistance to hydrostatic pressure than the strength of all other elements of the base, cum defective charges are attached directly to the inner cylindrical surface of the base, and explosive checkers are located at the ends of the base.

Техническим результат заключается в том, что кумулятивные заряды и детонационная разводка защищены от внешних воздействий герметичным основанием, а ослабленные места на торцах основания являются единым целым с основанием и не влияют на процесс приема-передачи детонации. The technical result consists in the fact that the cumulative charges and detonation wiring are protected from external influences by a sealed base, and the weakened places at the ends of the base are integral with the base and do not affect the process of reception and transmission of detonation.

На чертеже представлен общий вид зарядного модуля кумулятивного корпусного перфоратора. The drawing shows a General view of the charging module of the cumulative casing punch.

Зарядный модуль содержит основание 1 в виде цилиндрической оболочки, к внутренней поверхности основания посредством пластической деформации крепятся кумулятивные заряды 2. Кумулятивные заряды 2 соединены между собой детонационным каналом 3. В торцы основания установлены шашки ВВ 4 для надежности приема-передачи детонации, в торцах основания в местах установки шашек выполнены облицовки 5. The charging module contains a base 1 in the form of a cylindrical shell, cumulative charges 2 are attached to the inner surface of the base by plastic deformation. The cumulative charges 2 are interconnected by a detonation channel 3. Checkers BB 4 are installed at the ends of the base for reliable reception and transmission of detonation, at the ends of the base places for the installation of checkers made facing 5.

В штатном режиме устройство работает следующим образом. In normal mode, the device operates as follows.

От внешнего импульса срабатывает шашка ВВ 4. От подрыва шашки ВВ 4 возбуждается детонация в детонационном канале 3. Детонация проходит по детонационному каналу 3, последовательно инициируя размещенные в основании зарядного модуля кумулятивные заряды 2, и передается на вторую шашку ВВ 4, которая создает детонационный импульс. Далее процесс повторяется на следующем зарядном модуле. From the external pulse, the explosive bomb 4 is triggered. Detonation in the detonation channel 3 is triggered from the detonation of the explosive 4. . Next, the process is repeated on the next charging module.

В случае аварийной разгерметизации перфоратора зарядный модуль работает по следующим трем схемам:
1. Перфоратор разгерметизирован и его внутренняя полость заполнена скважинной жидкостью неполностью - основание 1 зарядного модуля герметично и перфоратор работает в штатном режиме.In case of emergency perforator depressurization, the charging module operates according to the following three schemes:
1. The perforator is depressurized and its internal cavity is not completely filled with the borehole fluid - the base 1 of the charging module is hermetically sealed and the perforator is operating normally.

2. Перфоратор разгерметизирован и его внутренняя полость заполнена скважинной жидкостью полностью, при этом давление во внутренней полости перфоратора не более критического, достаточного для разрушения металлической облицовки 5 - основание 1 зарядного модуля герметично и перфоратор работает в штатном режиме. 2. The perforator is depressurized and its internal cavity is completely filled with the borehole fluid, while the pressure in the internal cavity of the perforator is not more critical, sufficient to destroy the metal lining 5 - the base 1 of the charging module is hermetically sealed and the perforator is operating normally.

3. Перфоратор разгерметизирован и его внутренняя полость заполнена скважинной жидкостью полностью, при этом давление во внутренней полости перфоратора превышает критическое, достаточное для разрушения облицовки 5 - происходит разрушение металлических облицовок 5 основания 1 зарядного модуля. Облицовки 5, шашки ВВ 4 и детонационный канал 3 под действием наружного гидростатического давления перемещаются в основание 1 зарядного модуля, зарядные модули разгерметизированы, внутренняя полость зарядных модулей заполнена скважинной жидкостью, передача детонации от модуля и к модулю невозможна вследствие большого зазора между шашками ВВ 4. В таком режиме полностью исключается возможность срабатывания кумулятивных зарядов 2, шашек ВВ 4 и детонационного канала 3. 3. The perforator is depressurized and its internal cavity is completely filled with the borehole fluid, while the pressure in the internal cavity of the perforator exceeds the critical pressure sufficient to destroy the lining 5 — the metal lining 5 of the base 1 of the charging module is destroyed. Cladding 5, explosive checkers 4 and detonation channel 3 under the influence of external hydrostatic pressure move to the base 1 of the charging module, the charging modules are depressurized, the internal cavity of the charging modules is filled with well fluid, the transfer of detonation from the module and to the module is impossible due to the large gap between the checkers of explosive 4. In this mode, the possibility of triggering cumulative charges 2, drafts BB 4 and detonation channel 3 is completely eliminated.

Проведены испытания опытных образцов зарядных модулей кумулятивного корпусного перфоратора, у которого корпус выполнен из стальной трубы диаметром 90 мм, толщиной стенки 9 мм и длиной 2 м. В трубу было установлено четыре герметичных зарядных модуля. Основание зарядного модуля изготовлено из алюминиевой трубы с толщиной стенки 1,5 мм. В зарядный модуль установлены шесть кумулятивный зарядов с фазировкой 60^o. Шашки ВВ герметичного зарядного модуля диаметром 13 мм и высотой 8.5 мм. Детонационный канал - стандартный детонационный шнур. Инициатор - электродетонатор стандартного типа. Для подтверждения работоспособности перфоратора в режиме аварийной разгерметизации корпуса внутренняя полость перфоратора была заполнена водой под давлением 4. . . 5 МПа. Результаты испытаний показали высокую надежность, безопасность, простоту сборки перфоратора и работоспособность перфоратора при разгерметизации корпуса перфоратора с заполнением внутренней полости перфоратора водой под давлением 4...5 МПа. При дальнейшем повышении давления внутри корпуса перфоратора произошло разрушение облицовок основания зарядного модуля, образовался заполненный водой зазор между шашками ВВ, достаточный для того, чтобы перфоратор полностью потерял свою работоспособность и при подрыве инициатора подрыва зарядных модулей не произошло.Tests of prototypes of the charging modules of the cumulative casing punch, in which the casing is made of a steel pipe with a diameter of 90 mm, a wall thickness of 9 mm and a length of 2 m, were carried out. Four sealed charging modules were installed in the pipe. The base of the charging module is made of an aluminum pipe with a wall thickness of 1.5 mm. Six cumulative charges with phasing of 60 ^{o are} installed in the charging module. Checkers BB sealed charging module with a diameter of 13 mm and a height of 8.5 mm. The detonation channel is a standard detonation cord. The initiator is an electric detonator of a standard type. To confirm the performance of the punch in the emergency case depressurization mode, the internal cavity of the punch was filled with water under pressure 4.. . 5 MPa. The test results showed high reliability, safety, ease of assembly of the perforator and the performance of the perforator during depressurization of the perforator body with filling the internal cavity of the perforator with water under a pressure of 4 ... 5 MPa. With a further increase in pressure inside the perforator case, the lining of the base of the charging module was destroyed, a gap filled with water was formed between the explosive blocks, sufficient so that the perforator completely lost its functionality and when the initiator of the blasting of the charging modules was not blown up.

Claims

The charging module of a cumulative case-shaped perforator containing a base, cumulative charges in the body of the base, interconnected by a continuous detonation channel, the ends of which are lined with metal filled with explosives and in contact with the top of the cumulative charge, characterized in that the base is made in the form of a cylindrical shell, the ends of which in the central part they have less resistance to hydrostatic pressure than the strength of all other base elements, cumulative charges s attached directly to the inner cylindrical surface of the base, and at the ends of bases checkers BB.