RU2315178C1 - Shaped-charge downhole gun - Google Patents
Shaped-charge downhole gun Download PDFInfo
- Publication number
- RU2315178C1 RU2315178C1 RU2006109646/03A RU2006109646A RU2315178C1 RU 2315178 C1 RU2315178 C1 RU 2315178C1 RU 2006109646/03 A RU2006109646/03 A RU 2006109646/03A RU 2006109646 A RU2006109646 A RU 2006109646A RU 2315178 C1 RU2315178 C1 RU 2315178C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spherical
- link
- module
- spherical head
- undercut
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drilling Tools (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для добычи нефти, газа, воды или других полезных ископаемых, например, в виде шлама из буровых скважин, а более конкретно - к устройствам для перфорирования скважин - кумулятивным скважинным перфораторам.The present invention relates to methods and devices for the extraction of oil, gas, water or other minerals, for example, in the form of sludge from boreholes, and more particularly to a device for perforating wells - cumulative downhole perforators.
Известны кумулятивные перфораторы (например, Вицени Е.М. «Кумулятивные перфораторы, применяемые в нефтяных и газовых скважинах». М.: Недра, 1979 г.), являющиеся эффективным средством вскрытия продуктивных пластов в нефтяных, газовых, нагнетательных и водяных скважинах, позволяющие проводить перфорационные работы в скважинах с различными геологическими и техническими условиями.Cumulative perforators are known (for example, Viceni EM "Cumulative perforators used in oil and gas wells." M .: Nedra, 1979), which are an effective means of opening productive formations in oil, gas, injection and water wells, allowing carry out perforation work in wells with various geological and technical conditions.
Известен кумулятивный скважинный перфоратор по патенту РФ №2059806 (заявка №5009191/03), МКИ Е 21 В 43/117, содержащий трубчатый корпус, выполненный из отдельных модулей, шарнирно соединенных между собой с возможностью пространственного отслеживания профиля скважины, в корпусе каждого модуля смонтированы вкладыши из пеноматериала с ориентированными в разных направлениях гнездами для кумулятивных зарядов и с боевой цепью, которая выполнена в виде гибкой огневой связи с возможностью последовательного инициирования от модуля к модулю.Known cumulative borehole perforator according to the patent of the Russian Federation No. 2059806 (application No. 5009191/03), MKI E 21 B 43/117, containing a tubular body made of separate modules articulated to each other with the possibility of spatial tracking of the well profile, mounted in the housing of each module foam inserts with nests for cumulative charges oriented in different directions and with a combat chain, which is made in the form of a flexible fire connection with the possibility of sequential initiation from module to module.
К недостаткам такого перфоратора относятся:The disadvantages of such a punch include:
- невысокие эксплуатационные возможности, обусловленные необходимостью выполнения большого количества сборочных операций непосредственно перед применением перфоратора, что приводит к непроизводительным потерям времени при сборке перфоратора;- low operational capabilities due to the need to perform a large number of assembly operations immediately before using a punch, which leads to unproductive losses of time during assembly of the punch;
- низкая надежность работы огневой связи из-за возможного некачественного соединения модулей по огневым цепям;- low reliability of fire communications due to the possible poor-quality connection of modules on the fire chains;
- слабая технологичность изготовления корпусов модулей, так как для обеспечения необходимой для данной конструкции однозначной механической и огневой связи модулей требуются дополнительные конструктивные элементы и совместная обработка корпусов модулей;- poor manufacturability of the manufacture of module housings, since additional structural elements and joint processing of the module housings are required to provide the unique mechanical and fire connection of the modules necessary for a given design;
- низкая безопасность собранного перфоратора, так как оболочка огневой цепи для обеспечения ее гибкости выполняется относительно тонкой.- low safety of the assembled perforator, since the shell of the fire chain to ensure its flexibility is relatively thin.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, выбран кумулятивный скважинный перфоратор (пат. РФ №2081305, МКИ Е 21 В 43/117, публ. 10.06.97 г.), содержащий корпус, выполненный из отдельных модулей, соединенных между собой шарнирно звеньями с продольными и соосными каналами, заполненными ВВ, выполненными, одно с цилиндром со сферической головкой, а другое со сферическим ложементом, расположенным внутри корпуса звена, причем в последнем выполнены сопряженные друг с другом паз и отверстия.The closest analogue adopted as a prototype, selected cumulative downhole drill (US Pat. RF No. 2081305, MKI E 21 V 43/117, publ. 06/10/97), containing a housing made of separate modules interconnected by articulated links with longitudinal and coaxial channels filled with explosives, made, one with a cylinder with a spherical head, and the other with a spherical tool tray located inside the link body, the latter having a groove and holes mating with each other.
Недостатком данного перфоратора является ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные неравномерной плотностью перфорации по длине скважины из-за наличия на концах трубчатого корпуса конструктивных элементов - крышек, обеспечивающих размещение шарнирного соединения, герметизацию модуля и его целостность после проведения перфорации. Наличие этих конструктивных элементов не позволяет разместить на концах трубчатого корпуса кумулятивные заряды, что создает так называемые «пустые зоны» перфорации (расстояние между последним кумулятивным зарядом предыдущего модуля и первым зарядом последующего модуля) и уменьшает приток в скважину полезных флюидов. Для устранения этих пустых зон требуется повторное перфорирование со смещением положения перфоратора относительно первоначального положения, что приводит к дополнительному простою скважин и уменьшению добычи полезных флюидов.The disadvantage of this perforator is the limited operational capabilities due to the uneven density of the perforation along the length of the well due to the presence of structural elements at the ends of the tubular body - covers that provide for the placement of the hinge joint, sealing the module and its integrity after perforation. The presence of these structural elements does not allow cumulative charges to be placed at the ends of the tubular body, which creates the so-called “empty zones” of perforation (the distance between the last cumulative charge of the previous module and the first charge of the subsequent module) and reduces the flow of useful fluids into the well. To eliminate these empty zones, repeated perforation is required with a shift in the position of the perforator relative to the initial position, which leads to additional downtime of the wells and a decrease in the production of useful fluids.
Задачей заявляемого изобретения является создание перфоратора, имеющего расширенные эксплуатационные возможности. Это достигается тем, что в кумулятивном скважинном перфораторе, содержащем корпус, выполненный из отдельных модулей, соединенных между собой шарнирно звеньями с продольными и соосными каналами, заполненными ВВ, выполненными одно с цилиндром со сферической головкой, а другое со сферическим ложементом, расположенным внутри корпуса звена, причем в последнем выполнены сопряженные друг с другом паз и отверстия, на торцевой поверхности цилиндра со стороны сферической головки соосно обоим выполнено кольцевое поднутрение, в которое установлена часть корпуса звена со сферическим ложементом, при этом величина угла Q, образованного осью одного из отверстий на корпусе со сферическим ложементом звена и осью модуля, находится в диапазоне π/2< Ω< Ωmax, a Ωmax определяется по формулеThe task of the invention is the creation of a puncher having advanced operational capabilities. This is achieved by the fact that in a cumulative borehole perforator containing a housing made of separate modules interconnected by articulated links with longitudinal and coaxial channels filled with explosives, one made with a cylinder with a spherical head and the other with a spherical lodgement located inside the link body moreover, in the latter there is a groove and holes conjugated to each other, on the end surface of the cylinder from the side of the spherical head, an annular undercut is made coaxially to both of which a body portion with a spherical link lodgment, wherein the angle Q, by the axis of one of the holes on the casing with a spherical lodgment link module and the axis is in the range π / 2 <Ω <Ω max, a Ω max is determined by the formula
где D - внутренний диаметр скважины;where D is the internal diameter of the well;
L - длина модуля;L is the length of the module;
d - диаметр модуля.d is the diameter of the module.
Технический результат заключается в том, что удалось повысить равномерность и плотность перфорации по длине скважины с увеличением отбора полезных флюидов из скважины за счет создания надежного шарнирного соединения, обеспечившего сокращение пустых зон.The technical result consists in the fact that it was possible to increase the uniformity and density of perforation along the length of the well with an increase in the selection of useful fluids from the well by creating a reliable swivel, which reduced open spaces.
В результате проведенного заявителем анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.As a result of the analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, no analogue was found, characterized by signs identical to all the essential features of the claimed invention, and the definition from the list of identified analogues of the prototype , as the analogue closest in terms of the totality of features, made it possible to identify the set of technologies essential for the applicant Ceska result of the characterizing features claimed in the object set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, и не обнаружил таких решений. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention from the prototype, and did not find such solutions. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
На фиг.1 и фиг.2 представлено шарнирное соединение модулей перфоратора, одновременно выполняющее функции механической и огневой связи во время осуществления стыковки модулей между собой и после стыковки, на фиг.3 представлен алгоритм определения угла Ω.Figure 1 and figure 2 shows the articulation of the modules of the punch, simultaneously performing the functions of mechanical and fire communication during the docking of the modules with each other and after joining, figure 3 shows the algorithm for determining the angle Ω.
Шарнирное соединение модулей (фиг.1) состоит из двух звеньев - сферической головки 1 и корпуса 2 со сферическим ложементом А, расположенным внутри него. На корпусе 2 со сферическим ложементом А имеются сквозные, сопряженные друг с другом паз Б и отверстие В, причем ширина паза Б меньше диаметра цилиндра Г сферической головки 1, а диаметр сквозного отверстия В равен диаметру цилиндра Г сферической головки 1 и ось этого отверстия составляет тупой угол Ω осью модуля. Сферическая головка 1 жестко соединена при помощи «шейки» Д с модулем 3, причем на торцевой наружной поверхности модуля 3 выполнено кольцевое поднутрение З с заходом в него части сферического ложемента А. Характерный размер «шейки» Д выполнен равным ширине паза Б корпуса 2. В корпусе 2 и сферической головке 1 расположены сквозные продольные и соосные каналы Е (фиг.2), с взрывчатым составом 8. В сферической головке 1 и корпусе 2 (фиг.2), в зоне передачи детонации от модуля к модулю, установлены передающая 4 и приемная 5 шашки из взрывчатого состава. Для обеспечения гибкости огневой связи диаметр передающей шашки 4 выполнен значительно большим диаметра приемной шашки 5. Герметичность модулей в зоне передающей 4 и приемной 5 шашек обеспечивается сферическими тонкостенными перегородками Ж, причем между приемной шашкой 5 и втулкой 7 заложен конструктивный зазор 6 (фиг.2), повышающий надежность передачи детонации.The swivel connection of the modules (Fig. 1) consists of two links - a spherical head 1 and a housing 2 with a spherical tool tray A located inside it. On the housing 2 with a spherical lodgement A there are through grooves B and an aperture B conjugated to each other, and the width of the groove B is less than the diameter of the cylinder G of the spherical head 1, and the diameter of the through hole B is equal to the diameter of the cylinder G of the spherical head 1 and the axis of this hole is obtuse angle Ω by the axis of the module. The spherical head 1 is rigidly connected using the “neck” D to the module 3, and an annular undercut 3 is made on the end outer surface of the module 3 with a part of the spherical lodgement A entering it. The characteristic size of the “neck” D is equal to the width of the groove B of the housing 2. B the housing 2 and the spherical head 1 have through longitudinal and coaxial channels E (Fig. 2), with an
Работа шарнирного соединения осуществляется следующим образом.The work of the swivel is as follows.
Собираемые модули устанавливаются под тупым углом Ω один относительно другого (фиг.1). Затем сферическая головка 1 звена шарнирного соединения одного из модулей совмещается своей цилиндрической поверхностью Г со сквозным отверстием В корпуса 2 со сферическим ложементом А звена другого модуля и перемещается вдоль продольной оси сферической головки 1 до упора корпуса 2 в поверхность поднутрения З (фиг.1), далее «шейка» Д сферической головки 1 совмещается с пазом Б корпуса 2 и модуль поворачивается на угол (π- Ω) до совмещения продольных осей собираемых модулей (фиг.2). В этом положении приемная шашка 5 находится в пределах передающей шашки 4. Благодаря тому, что соотношение диаметров передающей 4 и приемной 5 шашек выбирается в зависимости от максимально возможного отклонения продольных осей модулей, которое в свою очередь определяется длиной модуля, а также максимальным зазором между наружным диаметром корпуса модуля и внутренним диаметром скважины, в скважине приемная шашка 5 по зоне передачи детонации всегда будет находиться в пределах передающей шашки 4, чем и обеспечивается гибкая огневая связь между модулями. Эти операции повторяются, пока все модули не будут соединены друг с другом.The assembled modules are installed at an obtuse angle Ω one relative to the other (figure 1). Then the spherical head 1 of the link of the swivel of one of the modules is combined with its cylindrical surface G with the through hole B of the housing 2 with the spherical lodgement A of the link of the other module and moves along the longitudinal axis of the spherical head 1 to the stop of the housing 2 in the undercut surface Z (Fig. 1), further, the “neck” D of the spherical head 1 is aligned with the groove B of the housing 2 and the module is rotated through an angle (π-Ω) until the longitudinal axes of the assembled modules are aligned (FIG. 2). In this position, the receiving
Алгоритм определения угла Ω (фиг.3) проводится исходя из двух условий:The algorithm for determining the angle Ω (figure 3) is based on two conditions:
- с одной стороны он должен быть максимальным для сокращения «пустой зоны» и повышения равномерности перфорации;- on the one hand, it should be maximum to reduce the "empty zone" and increase the uniformity of perforation;
- с другой - его величина не должна приводить к угрозе расцепления модулей в скважине.- on the other hand, its value should not lead to a threat of disengagement of the modules in the well.
Максимальное значение угла Ω определяется расчетным путем, когда модули занимают в скважине наихудшее положение, указанное на фиг.3, при этом для упрощения расчетов полагаем, что модули выполнены в виде цилиндров, имеющих общую точку А на стенке скважины. Исходя из соотношения (фиг.3)The maximum value of the angle Ω is determined by calculation, when the modules occupy the worst position in the well shown in Fig. 3, and to simplify the calculations, we assume that the modules are made in the form of cylinders having a common point A on the well wall. Based on the ratio (figure 3)
L·sinθ+d·cosθ=D,L sinθ + d cosθ = D,
где D - внутренний диаметр скважины;where D is the internal diameter of the well;
L - длина модуля;L is the length of the module;
d - диаметр модуля.d is the diameter of the module.
С помощью несложных вычислений получим, что максимальное значение угла Ω определяется по формулеUsing simple calculations, we find that the maximum value of the angle Ω is determined by the formula
Таким образом, величина угла сборки должна находиться в диапазоне π/2< Ω< Ωmax.Thus, the value of the assembly angle should be in the range π / 2 <Ω <Ω max .
На предприятии изготовлен опытный образец модуля перфоратора для скважины с внутренним диаметром не более 178 мм. Угол Ω, реализованный в конструкции, равен 165 градусам. Определенный по формуле угол Ωmax, при параметрах конструкции L=840 мм, d=90 мм, составляет ~ 168 градусов. Опытный образец модуля успешно прошел испытания на нефтяных скважинах Тюменской области.A prototype punch module for a well with an inner diameter of not more than 178 mm was manufactured at the enterprise. The angle Ω implemented in the design is 165 degrees. The angle Ω max determined by the formula with the construction parameters L = 840 mm, d = 90 mm, is ~ 168 degrees. The prototype module has been successfully tested in oil wells of the Tyumen region.
Использование данного изобретения позволяет повысить равномерность и плотность перфорации и, тем самым, увеличить отбор полезных флюидов из скважины, уменьшить физические затраты при сборке модулей в гирлянду за счет уменьшения высоты подъема центра тяжести модуля, повысить надежность сцепления модулей в скважине.The use of this invention allows to increase the uniformity and density of perforation and, thereby, increase the selection of useful fluids from the well, reduce physical costs when assembling the modules into a garland by reducing the height of the center of gravity of the module, and improve the adhesion of the modules in the well.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates that when using the invention the following set of conditions:
кумулятивный скважинный перфоратор предназначен для перфорирования скважин, обеспечивая увеличение отбора полезных флюидов, за счет повышения равномерности и плотности перфорации по длине скважины;cumulative downhole perforator is designed to perforate wells, providing an increase in the selection of useful fluids, by increasing the uniformity and density of perforation along the length of the well;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью выше описанных конструктивных решений, а именно получено надежное шарнирное соединение модулей перфоратора, обеспечившее сокращение пустых зон;for the claimed invention in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the above-described structural solutions is confirmed, namely, a reliable articulation of the perforator modules is obtained, which ensures the reduction of empty zones;
кумулятивный скважинный перфоратор, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.the cumulative downhole perforator embodied in the claimed invention, when implemented, is capable of achieving the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006109646/03A RU2315178C1 (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Shaped-charge downhole gun |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006109646/03A RU2315178C1 (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Shaped-charge downhole gun |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006109646A RU2006109646A (en) | 2007-10-10 |
| RU2315178C1 true RU2315178C1 (en) | 2008-01-20 |
Family
ID=38952396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006109646/03A RU2315178C1 (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Shaped-charge downhole gun |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2315178C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2519091C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-06-10 | Амир Рахимович Арисметов | Assembly of joint and transfer of detonation of shaped-charge perforator |
| RU2519088C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-06-10 | Амир Рахимович Арисметов | Modular perforator |
| RU2597898C1 (en) * | 2015-09-09 | 2016-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Промперфоратор" | Hinged joint of perforator |
| RU169176U1 (en) * | 2016-11-03 | 2017-03-09 | Амир Рахимович Арисметов | Reception device for a reusable unit for connecting and transmitting detonation of a cumulative case perforator |
-
2006
- 2006-03-27 RU RU2006109646/03A patent/RU2315178C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2519091C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-06-10 | Амир Рахимович Арисметов | Assembly of joint and transfer of detonation of shaped-charge perforator |
| RU2519088C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-06-10 | Амир Рахимович Арисметов | Modular perforator |
| RU2597898C1 (en) * | 2015-09-09 | 2016-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Промперфоратор" | Hinged joint of perforator |
| RU169176U1 (en) * | 2016-11-03 | 2017-03-09 | Амир Рахимович Арисметов | Reception device for a reusable unit for connecting and transmitting detonation of a cumulative case perforator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006109646A (en) | 2007-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3089125C (en) | Cluster gun system | |
| AU2016317927B2 (en) | High shot density perforating gun | |
| US10174595B2 (en) | Perforating tool | |
| NO342574B1 (en) | Perforation system with little or no breakage | |
| US20030075317A1 (en) | Bi-directional explosive transfer subassembly and method for use of same | |
| US11629585B2 (en) | Integrated coaxial perforating acidizing operation | |
| RU2315178C1 (en) | Shaped-charge downhole gun | |
| NO20171786A1 (en) | Establishing hydraulic communication between relief well and target well | |
| US11933148B2 (en) | Tri-angled liner with jet shaper | |
| US20150292850A1 (en) | Detonator output interrupter for downhole tools | |
| RU2372475C1 (en) | Cumulative perforating gun | |
| US12078018B2 (en) | Solid signal puck for wellbore perforating gun | |
| RU2081305C1 (en) | Shape charge perforator for wells | |
| CA3080886C (en) | Safe firing head for deviated wellbores | |
| US20240287877A1 (en) | Perforating Gun with Timed Self-Sealing Threads | |
| CN2589673Y (en) | Slim-hole deep penetration perforating tool | |
| MXPA06004125A (en) | Method to improve perforating effectiveness using a charge perforator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190328 |