RU218852U1 - Инициирующее устройство перфоратора - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для проведения прострелочно-взрывных работ в различных скважинах и, в частности, нефтяных или газовых скважинах различного типа - вертикальных, наклонных и горизонтальных. Инициирующее устройство перфоратора содержит корпус, выполненный в виде картриджа, с закрепленным в нем адресным ключом, соединенным с электродетонатором, соединенным с детонирующим шнуром, на другом конце которого закреплено устройство передачи детонации. Адресный ключ выполнен с возможностью связи посредством кабеля с пультом управления. Картридж выполнен в виде корпуса с крышкой. Поверх устройства передачи детонации на цанговые защелки корпуса установлена подпружиненная контактная втулка, на которой выполнен электрический контакт. Провода адресного ключа подсоединены к контакту подпружиненной контактной втулки и к концам первичной обмотки электродетонатора. С другого конца корпуса выполнены электрические контакты, которые подсоединены к адресному ключу, и установлен переходник, который имеет наружную резьбу для установки одноразового картриджа в переходник секций перфоратора. Технический результат заключается в упрощении сборки на скважине при снижении трудоемкости. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам для проведения прострелочно-взрывных работ в различных скважинах и, в частности, нефтяных или газовых скважинах различного типа - вертикальных, наклонных и горизонтальных.

В настоящее время для перфорации продуктивного пласта в скважине используются следующие методы инициирования:

сброс штанги инициирующей;

спуск штанги инициирующей на кабеле или гибкой трубе;

продавливание шара по насосно-компрессорной трубе;

применение взрывных головок гидравлического действия;

Первый способ применяют при осуществлении перфорации продуктивного пласта в вертикальных или наклонных скважинах с небольшим углом наклона. В горизонтальных скважинах его применение невозможно.

Осуществление перфорации продуктивного пласта в горизонтальных скважинах вторым способом является трудоемким, дорогостоящим и ненадежным, так как требует применения специального оборудования, такого как жесткий геофизический кабель или гибкая труба (колтюбинг). В этом случае доставка инициирующей штанги к головке трубного перфоратора и инициирование перфоратора ударным методом весьма затруднительно.

Осуществление перфорации продуктивного пласта в горизонтальных скважинах третьим способом возможно только на репрессии, что приводит к задавливанию продуктивного пласта скважинной жидкостью под действием избыточного давления.

Осуществление перфорации продуктивного пласта с применением взрывных головок гидравлического действия является наиболее приемлемым методом перфорации в горизонтальных скважинах на депрессии.

Недостатком известного способа является дороговизна проводимых работ, повышенные требования к квалификации исполнителей, и они более сложны по технологии, так как предусматривают систему трубопроводов, и сложнее вписываются в компоновки с другим скважинным оборудованием, также имеющим гидравлическую связь с устьем скважины.

Известные решения позволяют осуществлять инициирование зарядов без использования проводных каналов связи. Общим недостатком всех вышеупомянутых методов является недостаточная простота сборки при подготовке к работе, т.к. не все элементы предварительно сгруппированы в одном устройстве для обеспечения инициирования ПКО (перфоратор кумулятивный одноразовый), посадочного инструмента по управляющему сигналу.

Известен способ перфорации продуктивного пласта в скважине, обеспечивающий возможность селективной перфорации, путем разнесения по времени залпов зарядов за счет использования выполненной определенным образом электрической схемы (см. патент РФ №2065932, 27.08.1996, МПК E21B 43/116).

Недостатком известного способа является недостаточная простота сборки при подготовке к работе, низкая эффективность перфорации и повышенная опасность преждевременного срабатывания зарядов из-за возможности наводок случайных токов в проводную систему инициирования, случайного включения электрической цепи.

Известен способ инициирования перфораторов, спускаемых на насосно-компрессорных трубах, который предусматривает для его реализации включение в компоновку перфораторов, по меньшей мере, одного электронного узла с автономным источником питания и памятью для подрыва зарядов в перфораторе с принятой последовательностью и временем их подрыва, при этом подрыв зарядов каждой из групп предусматривают с дополнительным условием реализации физических событий в скважине, которые заранее программируют из условия исключения их реализации в виде случайных событий, записывают упомянутую программу в памяти узла для подрыва, а затем осуществляют ранее запрограммированные события в скважине для разрешения узлу подрыва осуществления собственно подрыва групп зарядов (см. патент РФ №2500881, 10.12.2013, МПК E21B 43/11).

Из открытого источника известно электронное инициирующее устройство перфораторов для реализации вышеуказанного способа состоящее из следующих блоков:

источника питания;

преобразователей физических величин в электрические сигналы (датчиков);

нормирующих усилителей;

аналого-цифрового преобразователя;

устройства сравнения сигналов;

энергонезависимой памяти;

реле давления;

исполнительного модуля.

(аналог - Меркулов Александр Алексеевич, НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ СКВАЖИНЫ С ПЛАСТОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ ВЗРЫВА, с.подпружиненн контактн втулк 133-140, Москва - 2016 г. http://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-nauchnye-osnovy-sozdaniya-effektivnoy-gidrodinamicheskoy-svyazi-skvazhiny.pdf).

Недостатком является недостаточная простота сборки при подготовке к работе, т.к не все блоки, которые возможно объединить, собраны в единый корпус.

Известен микропроцессорный прибор инициирования, содержащий внешний корпус с установленным в нем каркасом, на котором закреплены источник питания, штуцер с размещенными в нем соосно датчиком давления и демпфером, плата, несущая электронные компоненты; с внешним корпусом через электрогидравлическое предохранительное реле давления соединен блок детонации, снабженный контактным блоком. Электронные компоненты платы включают датчик положения в пространстве и датчик температуры, силовой инициирующий модуль, память устройства, контроллеры. Контактный блок содержит первый и второй транзитные герметичные контакты. Второй транзитный герметичный контакт расположен в блоке детонации, а первый транзитный герметичный контакт установлен в расположенной во внешнем корпусе центрирующей втулке, соединенной с электрогидравлическим предохранительным реле давления. Переходник соединен с внешним корпусом (см. патент РФ на ПМ №194353, МПК E21B 43/1185, F42B 3/10, F42C 11/00 (2006.01), 2019 г.).

Недостатком известного решения является недостаточная простота сборки при подготовке к работе, т.к. не все элементы предварительно сгруппированы в одном устройстве для обеспечения инициирования.

Известно устройство для последовательного инициирования перфорационной системы, содержащее корпус устройства, электронный блок переключения контактов, электродетонатор, шнур детонирующий, электрический провод, устройство передачи детонации (см. патент РФ № 2 646 927, МПК E21B 43/1185 (2006.01), 2018 г.).

Недостатком данного решения является срабатывание устройства электронного блока переключения контактов, выполненного в виде электронного ключа, срабатывающего от изменения состояния датчика, вызванного первоначальным перемещением поршня в результате взрыва нижнего перфоратора. Таким образом исключена возможность отслеживания всех факторов, влияющих на инициирование устройства, отсутствует возможность проверки исправности устройства, невозможно инициировать оставшиеся электродетонаторы при отказе детонации промежуточной секции.

Известно устройство адресного инициирования для скважинного инструмента, содержащее пульт управления, связанный кабелем с корпусом устройства с закрепленной в нем платой, на которой установлены блок питания, микропроцессор, коммутатор, снабженный выводами, датчики, приемник, передатчик, транзисторный генератор тока, установленный на плате и соединенный с микропроцессором (см. патент РФ №197735, МПК E21B 43/1185 (2006.01), 2020 г.). Данное решение принято за прототип.

Недостатком прототипа является сложность и высокая трудоемкость сборки устройства адресного инициирования на скважине.

Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в упрощении сборки.

Технический результат от использования всех существенных признаков заявленной полезной модели заключается в упрощении сборки на скважине при снижении трудоемкости.

Технический результат достигается за счет того, что в инициирующем устройстве перфоратора для скважинного инструмента, содержащем корпус с закрепленным в нем адресным ключом, связанным посредством кабеля с пультом управления, согласно полезной модели корпус выполнен в виде одноразового картриджа, устройство снабжено переходником, в который установлен корпус в виде одноразового картриджа, дополнительно снабженного детонирующим шнуром, устройством передачи детонации и электродетонатором, активируемым адресным ключом.

За счет выполнения инициирующего устройства перфоратора, в котором корпус выполнен в виде одноразового картриджа, установленного в переходник, в котором картридж дополнительно снабжен детонирующим шнуром, устройством передачи детонации и электродетонатором, активируемым адресным ключом, последний закреплен в корпусе, выполненном в виде одноразового картриджа, и связан посредством кабеля с пультом управления, обеспечивается упрощение и ускорение работ по сборке инициирующего устройства перфоратора. При этом исключена возможность неправильного электрического соединения электрических проводов платы с контактами элементов инициирующего устройства перфоратора.

Упрощение сборки на скважине достигается за счет предварительной частичной сборки картриджа с установкой в него адресного ключа и разводкой электрических проводов на электрические контакты, на скважине остается только установить в картридж электродетонатор, соединенный с детонирующим шнуром и устройством передачи детонации и подключить картридж к электрической цепи при установке его в инициирующее устройство перфоратора.

Заявляемая полезная модель представлена на схемах.

Фиг. 1 - инициирующее устройство перфоратора;

Фиг. 2 - одноразовый картридж устройства;

Фиг. 3 - общая схема соединения устройства с пультом управления и перфоратором.

Инициирующее устройство перфоратора содержит переходник 1, в который установлен корпус, выполненный в виде одноразового картриджа 3 (см. фиг. 1). В одноразовом картридже 3 закреплен адресный ключ 2, выполненный в виде платы (см. фиг. 1, 2), на которой установлены блок питания, микропроцессор, коммутатор, снабженный выводами, датчики, приемник, передатчик, транзисторный генератор тока, соединенный с микропроцессором (элементы, из которых состоит адресный ключ условно не показаны). Адресный ключ 2 связан с геофизическим кабелем 16, подключенным к пульту управления 15, расположенному дистанционно. (см. фиг. 3).

Основным элементом инициирующего устройства перфоратора является одноразовый картридж 3 (см. фиг. 2). Одноразовый картридж 3, являющийся корпусом 3 с крышкой 18, снабжен переходником 4 одноразового картриджа. В одноразовом картридже 3 установлен адресный ключ 2, электрические контакты: контакт 5, входящий в подпружиненную контактную втулку 13, контакты 6, 7, электродетонатор 8, активируемый адресным ключом 2, детонирующий шнур 9 и устройство передачи детонации 10. Переходник 4 одноразового картриджа имеет наружную резьбу для установки одноразового картриджа в переходник 1 устройства. Переходник 4 одноразового картриджа имеет канавки под уплотнительные кольца для обеспечения герметичности вышестоящих секций перфоратора после срабатывания электродетонатора 8 одноразового картриджа 3 и управляемой им секции перфоратора. Электродетонатор 8, детонирующий шнур 9 и устройство передачи детонации 10 устанавливаются в одноразовый картридж 3 непосредственно перед установкой его в переходник 1. Переходник 1 накручивается на управляемую секцию перфоратора 17 сверху.

Электродетонатор 8, активируемый адресным ключом 2, инициирует детонирующий шнур 9, детонация на секцию перфоратора передается по детонирующему шнуру от одного устройства передачи детонации 10 другому.

Адресный ключ 2 принимает управляющий сигнал от пульта управления 15, при получении которого инициирует крайнее нижнее подключенное устройство (в данном случае электродетонатор 8), детонация от которого передается на управляемую им нижестоящую секцию перфоратора.

После детонации секции перфоратора, все элементы одноразового картриджа, кроме переходника 4 одноразового картриджа уничтожаются взрывом, во внутреннюю полость отстрелявшей секции перфоратора и переходника 1 до переходника 4 одноразового картриджа поступает пластовая жидкость через отверстия в корпусе сработавшей секции перфоратора 17. Переходник 4 одноразового картриджа до следующего срабатывания вышестоящей секции перфоратора обеспечивает ее герметичность.

Для обеспечения подпружиненного электрического контакта с одноразовым картриджем в состав инициирующего устройства перфоратора входят элементы, устанавливаемые в перфоратор (см. фиг. 1). Для обеспечения электрического контакта инициирующего устройства с нижележащей секцией перфоратора и передачи детонации управляемой нижележащей секции перфоратора от одноразового картриджа, на резьбу в каркас перфоратора заворачивается втулка цанговая 12, на нее ставится подпружиненная контактная втулка 13. Для обеспечения электрического контакта с вышележащими секциями в каркас вышележащей секции перфоратора устанавливается нижняя контактная втулка 14, которая удерживается в каркасе за счет обжима резинового кольца.

Порядок сборки одноразового картриджа на скважине.

1) На кольцо электровоспламенителя электродетонатора 8 наматывается провод первичной обмотки.

2) Электродетонатор 8 обжимается на отрезке детонирующего шнура 9 и устанавливается в предварительно подсобранный одноразовый картридж 3, снабженный адресным ключом 2.

3) Лишняя часть детонирующего шнура 9 отрезается, на детонирующий шнур устанавливается и обжимается устройство передачи детонации 10. Затем поверх устройства передачи детонации 10 на цанговые защелки одноразового картриджа устанавливается подпружиненная контактная втулка 13.

Подключаются электрические контакты: провод адресного ключа 2 к контакту 5 подпружиненной контактной втулки 13, свободные провода адресного ключа 2 - к свободным концам первичной обмотки электродетонатора 8.

1) Защелкивается крышка 18 одноразового картриджа 3.

Порядок сборки компоновки инициирующего устройства перфоратора:

1) Собирается каркас управляемой секции перфоратора, в который сверху вкручивается втулка цанговая 12, устанавливается детонирующий шнур с кумулятивными зарядами, верхний конец шнура пропускается через центральное отверстие цанговой втулки 12. Лишняя часть шнура обрезается, на шнур устанавливается устройство передачи детонации 10 перфоратора. Затем поверх устройства передачи детонации на цанговую втулку 12 защелкивается подпружиненная контактная втулка 13. Далее вдоль каркаса прокладывается транзитный провод 11, который крепится сверху и обеспечивает электрическое соединение с контактом 5 подпружиненной контактной втулки 13, а снизу - с контактом втулки контактной нижней 14. Втулка контактная нижняя 14 устанавливается в посадочное место в каркасе перфоратора (см. фиг. 1)

2) Каркас устанавливается в корпус секции перфоратора 17.

3) В переходник 1 вкручивается одноразовый картридж 3 с установленными в него электродетонатором 8, адресным ключом 2, детонирующим шнуром 9 и устройством передачи детонации 10.

4) На собранный перфоратор сверху устанавливается переходник 1.

5) Следующая секция перфоратора собирается аналогично предыдущей (п. 1, 2) и наворачивается на резьбовой участок переходника 1.

Порядок работы инициирующего устройства перфоратора в компоновке на примере устройства инициирующего устройства перфоратора, размещенного в середине компоновки перфораторов

При выходе компоновки перфораторов на перфорируемый интервал инициирующее устройство перфоратора обеспечивает транзит управляющего электрического сигнала с геофизического кабеля 16 (см. фиг. 3) и вышестоящих узлов компоновки через транзитный провод вышестоящих секций перфоратора - подпружиненный контакт нижней контактной втулки 14 - контакт одноразового картриджа 6 и 7 - адресный ключ 2 - контакт 5 подпружиненной контактной втулки 13 одноразового картриджа - контакт 5 подпружиненной контактной втулки 13 управляемой секции перфоратора - транзитный провод 11 управляемой секции перфоратора.

При подаче управляющего сигнала на адресный ключ 2 инициирующего устройства перфоратора, адресный ключ 2 обеспечивает подачу инициирующего тока на первичную обмотку электродетонатора 8.

После инициирования электродетонатора 8 детонационная волна проходит от детонирующего шнура 9, инициирует устройство передачи детонации 10 одноразового картриджа, который передает детонацию через устройство передачи детонации 10 и детонирующий шнур 9 секции перфоратора на кумулятивные заряды. После детонации все элементы одноразового картриджа, кроме переходника 4 одноразового картриджа, уничтожаются взрывом, во внутреннюю полость переходника 1 до переходника 4 одноразового картриджа поступает пластовая жидкость через отверстия в корпусе секции сработавшего перфоратора. Переходник 4 одноразового картриджа до срабатывания вышестоящей секции ПКО обеспечивает ее герметичность.

Заявленная полезная модель может быть изготовлена на современном оборудовании с применением известных средств (кабелей, детонаторов и других элементов).

Заявленная полезная модель может быть использована для инициирования перфоратора при проведении прострелочно-взрывных работ в различных скважинах и, в частности, нефтяных или газовых скважинах различного типа - вертикальных, наклонных и горизонтальных.

Claims (1)

1. Инициирующее устройство перфоратора, содержащее корпус, выполненный в виде картриджа, с закрепленными в нем адресным ключом, соединенным с электродетонатором, соединенным с детонирующим шнуром, на другом конце которого закреплено устройство передачи детонации, при этом адресный ключ выполнен с возможностью связи посредством кабеля с пультом управления, отличающееся тем, что картридж выполнен в виде корпуса с крышкой, поверх устройства передачи детонации на цанговые защелки корпуса установлена подпружиненная контактная втулка, на которой выполнен электрический контакт, провода адресного ключа подсоединены к контакту подпружиненной контактной втулки и к концам первичной обмотки электродетонатора, с другого конца корпуса выполнены электрические контакты, которые подсоединены к адресному ключу, и установлен переходник, который имеет наружную резьбу для установки одноразового картриджа в переходник секций перфоратора.

Images