RU2391620C1 - Perforator charge - Google Patents

Perforator charge Download PDF

Info

Publication number
RU2391620C1
RU2391620C1 RU2009115017/02A RU2009115017A RU2391620C1 RU 2391620 C1 RU2391620 C1 RU 2391620C1 RU 2009115017/02 A RU2009115017/02 A RU 2009115017/02A RU 2009115017 A RU2009115017 A RU 2009115017A RU 2391620 C1 RU2391620 C1 RU 2391620C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lining
detonation
equal
diametre
diameter
Prior art date
Application number
RU2009115017/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Андреевич Марсов (RU)
Александр Андреевич Марсов
Александр Александрович Мокеев (RU)
Александр Александрович Мокеев
Ильгиз Фатыхович Садыков (RU)
Ильгиз Фатыхович Садыков
Марат Растымович Хайрутдинов (RU)
Марат Растымович Хайрутдинов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Экспресс-технологии"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Экспресс-технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Экспресс-технологии"
Priority to RU2009115017/02A priority Critical patent/RU2391620C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2391620C1 publication Critical patent/RU2391620C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

FIELD: explosives.
SUBSTANCE: charge contains axisymmetric cartridge of explosive substance (ES) in body with open cavity in the form of spherical segment in cartridge body, lining adjacent to surface of cavity, and detonator at cartridge end opposite to lining, besides the latter is arranged of inert material with inner diametre of base that equals 0.80...0.85 of cartridge base diametre with flexure along axis that equals 0.30...0.35 of its inner diametre, and as double-layer of various materials. Inner layer of lining that faces cavity is made of material with lower specific weight, for instance from aluminium, and outer one, facing cartridge, is made of material with higher specific weight, for instance from copper with thickness equal to 0.030…0.035 of inner lining diametre. Ratio of specific weights of inner and outer layers of lining equals 0.15…0.23, and ratio of their thicknesses equals 0.5…0.8. In ES cartridge at the distance equal to limit diametre of ES detonation, there is a screen of inert material installed axially for faster propagation and approach of detonation wave to the field of lining top, compared to approach of detonation wave component to peripheral parts of lining. In it there is a hole provided with diametre equal to limit diametre of ES detonation. Screen forms gap equal to critical diametre of ES detonation with side wall of body.
EFFECT: increased depth of perforation channel with its diametre being relatively invariable.
1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности для перфорации скважин с помощью зарядов, размещаемых в корпусных или бескорпусных перфораторах.The invention relates to the oil industry, in particular for perforation of wells using charges placed in the hull or open-hole perforators.

Наиболее широкое применение в скважинных перфораторах имеют кумулятивные заряды, содержащие оболочку с шашкой из бризантного взрывчатого вещества, в которой со стороны основания выполнена кумулятивная выемка, чаще всего конической формы, покрытая металлической облицовкой. На противоположном от основания торце шашки устанавливается детонатор (см., например, Н.Г.Григорян и др. Прострелочные и взрывные работы в скважинах. - М.: Недра, 1972 г., с.81-84). При детонации кумулятивного заряда со стороны детонатора под воздействием давления продуктов детонации металлическая облицовка кумулятивной выемки за счет высокого давления и скорости соударения обжимается последовательно от вершины к основанию выемки. Металл с внутренней поверхности облицовки начинает течь, формируясь в высокоскоростную тонкую кумулятивную струю в направлении оси заряда. В кумулятивную струю, которая собственно осуществляет пробитие преграды, переходит в среднем около 10-15% массы облицовки, а остальная ее часть формируется в стержень сигарообразной формы, в так называемый пест. Пест движется в хвосте струи и полезной работы не производит, но зачастую приносит вред, застревая в пробитом канале. Кумулятивные заряды при действии в скважине последовательно пробивают стальную эксплуатационную трубу толщиной около 10 мм, цементное кольцо и породу нефтяного пласта. Кумулятивные заряды в наиболее широко применяемых штатных корпусных перфораторах типа ПК-105 пробивают каналы глубиной до 245 мм с диаметром входного отверстия 8-9 мм, которое монотонно сужается и в конце канала не превышает 1 мм.Cumulative charges containing a shell with a saber of blasting explosive, in which a cumulative recess is made from the base side, most often conical in shape, coated with a metal lining, are most widely used in downhole perforators. A detonator is installed on the end of the checkerboard opposite from the base (see, for example, N.G. Grigoryan et al. Shooting and blasting in wells. - M .: Nedra, 1972, p. 81-84). When the cumulative charge detonates from the detonator under the influence of the pressure of the detonation products, the metal lining of the cumulative recess due to high pressure and impact velocity is crimped sequentially from the top to the bottom of the recess. Metal begins to flow from the inner surface of the lining, forming a high-speed thin cumulative jet in the direction of the axis of the charge. On average, about 10-15% of the weight of the lining passes into the cumulative stream, which actually penetrates the barrier, and the rest of it forms into a cigar-shaped rod, in the so-called pestle. The pestle moves in the tail of the jet and does not produce useful work, but it often does harm, getting stuck in a broken channel. Cumulative charges when operating in a well sequentially pierce a steel production pipe with a thickness of about 10 mm, a cement ring and a rock formation. Cumulative charges in the most widely used standard case-type perforating guns of the PK-105 type pierce channels up to 245 mm deep with an inlet diameter of 8-9 mm, which monotonously tapers and does not exceed 1 mm at the end of the channel.

К недостаткам кумулятивного заряда перфоратора относится незначительный диаметр, особенно по длине производимого им канала, и возможность закупоривания его пестом, что снижает движение флюидов из пласта в скважину.The disadvantages of the cumulative charge of the perforator include a small diameter, especially along the length of the channel it produces, and the possibility of plugging it with a pest, which reduces the movement of fluids from the formation into the well.

Известен кумулятивный заряд для перфорации скважин (см., например, А.С.Державец и др. Исследование эффективности кумулятивных зарядов с различными типами облицовок // Прострелочно-взрывные и импульсные виды работ в скважинах. - Сб. научных трудов. Составители Г.И.Ботко, А.В.Бокарева. - М.: 1991, с.86-94), содержащий оболочку с шашкой из взрывчатого вещества, в которой со стороны основания выполнена коническая выемка, покрытая двухслойной облицовкой, а на противоположном от выемки торце установлен детонатор. При этом в конической форме двухслойной облицовки наружный слой, обращенный к шашке взрывчатого вещества, выполнен из непрочных и легкоплавких материалов, например из алюминия или цинка, а внутренний - из меди. При детонации такого заряда перфоратора внутренний слой облицовки из меди образует собственно кумулятивную струю и канал в преграде, а наружный слой из алюминия уходит на создание песта, разрушающегося после формирования кумулятивной струи. Это позволяет в значительной мере снизить закупорку образуемого канала пестом. Недостатком предлагаемого кумулятивного заряда является малый диаметр и дальнейшее значительное его уменьшение по длине канала в преграде.Known cumulative charge for perforating wells (see, for example, A.S. Derzhavets and others. The study of the effectiveness of cumulative charges with various types of linings // Shooting-explosive and pulsed types of work in wells. - Collection of scientific works. Compiled by G.I. Botko, A.V. Bokareva. - M .: 1991, p. 86-94), containing a shell with a bomb made of explosives, in which from the base there is a conical recess, covered with a two-layer cladding, and installed on the opposite side from the recess detonator. Moreover, in the conical shape of the two-layer cladding, the outer layer facing the explosive block is made of fragile and fusible materials, such as aluminum or zinc, and the inner one is made of copper. When such a perforator charge detonates, the inner layer of copper cladding forms the cumulative stream itself and the channel in the barrier, and the outer layer of aluminum goes into creating a pest that collapses after the formation of the cumulative stream. This can significantly reduce the obstruction of the formed channel with a pestle. The disadvantage of the proposed cumulative charge is its small diameter and its further significant decrease along the length of the channel in the barrier.

Известен кумулятивный заряд, который может быть использован для перфорации скважин (см., например, Патент РФ №2103643 С1, кл. 6 F42B 1/02 от 27.01.98), содержащий осесимметричную шашку взрывчатого вещества в корпусе, открытую полость в теле шашки, прилегающую к поверхности полости облицовку, выполненную из инертного материала, и детонатор на торце, противоположном облицовке. При этом облицовка полости выполнена в виде трубчатой части высотой 0,4-0,8 внутреннего диаметра облицовки и пластинчатого дна, выполненного выпуклым в виде сферического сегмента в сторону тела шашки с максимальным прогибом по оси не более 0,15 внутреннего диаметра облицовки, изменяющегося в пределах 0,6-0,7 диаметра основания шашки взрывчатого вещества. Трубчатая часть облицовки и дно выполнены из различных материалов, например трубчатая часть из циркония, а дно из алюминия. Причем трубчатая часть облицовки может выполняться с переменной толщиной, равномерно уменьшающейся в 1,1-1,3 раза к свободному торцу.Known cumulative charge, which can be used to perforate wells (see, for example, RF Patent No. 2103643 C1, CL 6 F42B 1/02 of 01/27/98), containing an axisymmetric explosive bomb in the body, an open cavity in the body of the checker, a cladding adjacent to the surface of the cavity made of an inert material, and a detonator at the end opposite the cladding. The lining of the cavity is made in the form of a tubular part with a height of 0.4-0.8 of the inner diameter of the lining and the plate bottom, made convex in the form of a spherical segment in the direction of the body of the checker with a maximum deflection along the axis of not more than 0.15 of the inner diameter of the lining, changing in the limits of 0.6-0.7 of the diameter of the base of the explosive drafts. The tubular part of the lining and the bottom are made of various materials, for example, the tubular part of zirconium, and the bottom of aluminum. Moreover, the tubular part of the cladding can be performed with a variable thickness, uniformly decreasing 1.1-1.3 times to the free end.

При срабатывании детонатора детонационная волна распространяется по шашке взрывчатого вещества, при этом пластинчатое дно разгоняется продуктами детонации в падающей волне, а трубчатые участки в скользящей волне. Это обеспечивает более скоростной режим движения дна и его опережающий выход из полости, до обжатия трубы, с чего начинается формирование кумулятивной струи (КС). Последняя, являясь более скоростной, чем масса дна, нагоняет пластинчатый элемент на расстоянии 0,7-1,5 диаметра основания шашки, что определяет фокусное расстояние, при котором реализуется максимальное пробивное действие. Трубчатая часть облицовки, таким образом, непосредственно формирует КС в качестве второго рабочего тела и используется с первым элементом из пластинчатого дна в пробивании преграды. Пластина дна может выполняться с небольшим прогибом по высоте центральной части, выпуклой в сторону шашки, не превышающей 0,15 внутреннего диаметра облицовки в форме сферического или конического сегмента. Предполагается, что прогиб, больший чем 0,15 внутреннего диаметра облицовки, приводит к струеобразованию из материала дна, что сопряжено с появлением более низкоскоростной массы. Преимуществом предлагаемого кумулятивного заряда является возможность создания в стальной преграде пробоины с достаточно высоким входным диаметром не менее одного внутреннего диаметра облицовки с малоизменяющимся поперечным размером до 0,7-0,8 внутреннего диаметра облицовки по длине пробоины. Недостатком этого кумулятивного заряда является недостаточная глубина пробоины, составляющая 1,5-2,0 внутреннего диаметра облицовки по стальной преграде, в то время как существующие штатные кумулятивные заряды перфоратора выполняют по стальной преграде пробоину глубиной до трех внутренних диаметров облицовки. Кумулятивный заряд, кроме того, наряду с образованием кумулятивной струи также создает пест, способный произвести закупорку образованной пробоины.When the detonator is triggered, the detonation wave propagates along the explosive block, while the plate bottom is accelerated by the detonation products in the incident wave, and the tubular sections in the sliding wave. This provides a more rapid mode of bottom movement and its leading exit from the cavity, before the tube is crimped, with which the formation of a cumulative jet (CS) begins. The latter, being faster than the bottom mass, overtakes the plate element at a distance of 0.7-1.5 times the diameter of the base of the checker, which determines the focal length at which the maximum breakdown effect is realized. The tubular part of the cladding, therefore, directly forms a CS as a second working fluid and is used with the first element from the plate bottom in breaking through the barrier. The bottom plate can be made with a slight deflection along the height of the central part, convex towards the checker, not exceeding 0.15 of the inner diameter of the lining in the form of a spherical or conical segment. It is assumed that the deflection greater than 0.15 of the inner diameter of the lining leads to jet formation from the bottom material, which is associated with the appearance of a lower-speed mass. The advantage of the proposed cumulative charge is the possibility of creating holes in the steel barrier with a sufficiently high input diameter of at least one inner diameter of the lining with a slightly changing transverse dimension of 0.7-0.8 of the inner diameter of the lining along the length of the hole. The disadvantage of this cumulative charge is the insufficient depth of the hole, which is 1.5-2.0 of the inner diameter of the cladding along the steel barrier, while the existing standard cumulative charges of the perforator perform a hole on the steel barrier with a depth of up to three inner diameters of the cladding. The cumulative charge, in addition, along with the formation of a cumulative jet also creates a pest that can clog the formed hole.

Наиболее близким аналогом-прототипом является известный заряд перфоратора, который включает осесимметричную шашку взрывчатого вещества в корпусе, открытую полость в виде сферического сегмента в теле шашки, детонатор и двухслойную облицовку полости, выполненную с внутренним диаметром основания d, равным 0,8-0,85 диаметра основания D шашки. Двухслойная облицовка выполнена с прогибом по оси, равным 0,30-0,35 d. Внутренний слой облицовки, обращенный к полости, состоит из материала с меньшей удельной массой, например из алюминия, а наружный слой облицовки, обращенный к шашке взрывчатого вещества, выполнен из материала с большей удельной массой, например из меди, с толщиной, равной 0,030-0,035 d. Отношение удельных масс внутреннего и наружного слоев облицовки находится в пределах 0,15-0,23 и соответственно отношение их толщин равно 0,5-0,8 (см. Патент РФ №2250359 С2, кл. Е21В 43/117, F42B 1/028).The closest analogue to the prototype is the known charge of a perforator, which includes an axisymmetric explosive block in the body, an open cavity in the form of a spherical segment in the body of the block, a detonator and a two-layer cavity lining made with an inner diameter d of the base equal to 0.8-0.85 base diameter D checkers. The two-layer cladding is made with an axis deflection of 0.30-0.35 d. The inner cladding layer facing the cavity consists of a material with a lower specific gravity, for example, aluminum, and the outer cladding layer facing the explosive block is made of a material with a higher specific gravity, for example, copper, with a thickness equal to 0.030-0.035 d. The ratio of the specific gravities of the inner and outer layers of the cladding is in the range 0.15-0.23 and, accordingly, the ratio of their thicknesses is 0.5-0.8 (see RF Patent No. 2250359 C 2 , class E21B 43/117, F42B 1 / 028).

Преимуществом заряда перфоратора - прототипа является возможность обеспечения увеличенной глубины перфорационного канала до 250 мм по комбинированной мишени при относительно неизменном его диаметре, исключение возможности закупоривания канала.The advantage of the charge of the perforator - prototype is the ability to provide increased depth of the perforation channel up to 250 mm along the combined target with a relatively constant diameter, eliminating the possibility of clogging the channel.

Недостатком этого заряда является невозможность дальнейшего увеличения глубины перфорационного канала, т.к. во многих скважинных условиях, особенно на поздней стадии разработки нефтяных месторождений, глубина зоны кольматации призабойной зоны пласта может превышать 250 мм.The disadvantage of this charge is the inability to further increase the depth of the perforation channel, because in many downhole conditions, especially at the late stage of oil field development, the depth of the zone of mudding of the bottomhole formation zone can exceed 250 mm.

Целью изобретения является дальнейшее повышение глубины перфорационного канала при обеспечении диаметра по всей длине образуемого канала на уровне, создаваемого зарядом-прототипом.The aim of the invention is to further increase the depth of the perforation channel while providing a diameter along the entire length of the formed channel at the level created by the prototype charge.

Цель достигается тем, что в заряде перфоратора, содержащем осесимметричную шашку взрывчатого вещества в корпусе с открытой полостью в форме сферического сегмента в теле шашки, прилегающую к поверхности полости облицовку, и детонатор на торце шашки, противоположном облицовке, последняя выполнена из инертного материала с внутренним диаметром основания, равном 0,80-0,85 диаметра основания шашки с прогибом по оси, равном 0,30-0,35 внутреннего диаметра облицовки, и двухслойной из различных материалов, причем внутренний слой облицовки, обращенной к полости, выполнен из материала с меньшей удельной массой, например из алюминия, а наружный слой облицовки, обращенной к шашке взрывчатого вещества, выполнен из материала с большей удельной массой, например из меди с толщиной, равной 0,030-0,035 внутреннего диаметра облицовки, при этом отношение удельных масс внутреннего и наружного слоев облицовки выполнено равным 0,15-0,23 и соответственно отношение их толщин выполнено равным 0,5-0,8, согласно изобретению в шашке взрывчатого вещества на расстоянии от детонатора, равном предельному диаметру детонации взрывчатого вещества, осесимметрично расположен экран из инертного материала с возможностью при срабатывании детонатора более ускоренного распространения и подхода детонационной волны к области вершины облицовки, по сравнению с подходом составляющей волны детонации к периферийным частям облицовки, для чего экран имеет снаряженное взрывчатым веществом шашки осесимметричное отверстие диаметром, равным предельному диаметру детонации взрывчатого вещества, при этом экран образует с боковой стенкой корпуса зазор, равный критическому диаметру детонации взрывчатого вещества.The goal is achieved in that in the charge of the perforator containing an axisymmetric explosive block in a body with an open cavity in the form of a spherical segment in the body of the block, the cladding adjacent to the cavity surface, and a detonator at the block end opposite the cladding, the latter is made of an inert material with an inner diameter the base equal to 0.80-0.85 of the diameter of the base of the checker with a deflection along the axis equal to 0.30-0.35 of the inner diameter of the lining, and a two-layer of various materials, and the inner layer of the lining facing fins, made of a material with a lower specific gravity, for example, aluminum, and the outer layer of the lining facing the explosive block is made of a material with a larger specific gravity, for example, copper with a thickness equal to 0.030-0.035 of the inner diameter of the lining, while the ratio specific masses of the inner and outer layers of the cladding is made equal to 0.15-0.23 and, accordingly, the ratio of their thicknesses is made equal to 0.5-0.8, according to the invention in the explosive block at a distance from the detonator, equal to the limit diameter of the detonation and explosive, an axis of inert material is disposed axisymmetrically with the possibility of a more rapid propagation and approach of the detonation wave to the area of the cladding when the detonator is triggered, compared with the approach of the detonation wave component to the peripheral parts of the cladding, for which the screen has an axisymmetric hole equipped with explosive explosives with a diameter of equal to the limit diameter of the detonation of an explosive, while the screen forms a gap with the side wall of the shell equal to the critical the diameter of the detonation of the explosive.

На чертеже изображен предлагаемый заряд перфоратора, который имеет осесимметричную шашку 1 взрывчатого вещества с диаметром основания D в корпусе 2. Детонатор 3 установлен на противоположном от основания торце шашки. В шашке со стороны основания выполнена полость 5 в форме сферического сегмента. Полость покрыта облицовкой с внутренним диаметром основания d, равном 0,80-0,85D, и она выполнена двухслойной из различных материалов - внутренний слой 6, обращенный к полости, выполнен из материала с меньшей удельной массой, например из алюминия, а наружный слой 7 облицовки, обращенной к шашке взрывчатого вещества, выполнен из материала с большей удельной массой, например из меди с толщиной, равной 0,030-0,035 внутреннего диаметра облицовки. Отношение удельных масс внутреннего и наружного слоев облицовки выполнено равным 0,5-0,8. Двухслойная облицовка выполнена с прогибом по оси, равным 0,30-0,35 внутреннего диаметра облицовки.The drawing shows the proposed charge of the perforator, which has an axisymmetric checker 1 explosive with a diameter of the base D in the housing 2. The detonator 3 is mounted on the opposite end of the checker. A cavity 5 in the form of a spherical segment is made in the checker from the base side. The cavity is covered with a lining with an inner diameter of the base d equal to 0.80-0.85D, and it is made of two layers of various materials - the inner layer 6 facing the cavity is made of a material with a lower specific gravity, for example, aluminum, and the outer layer 7 the lining facing the explosive block is made of a material with a higher specific gravity, for example, copper with a thickness equal to 0.030-0.035 of the inner diameter of the lining. The ratio of the specific gravities of the inner and outer layers of the cladding is made equal to 0.5-0.8. The two-layer cladding is made with a deflection along the axis equal to 0.30-0.35 of the inner diameter of the cladding.

В шашке взрывчатого вещества на расстоянии, равном предельному диаметру детонации взрывчатого вещества, осесимметрично расположен экран 4 из инертного материала, который имеет снаряженное взрывчатым веществом шашки осесимметричное отверстие диаметром, равным предельному диаметру детонации взрывчатого вещества. Экран образует с боковой стенкой корпуса зазор, равный критическому диаметру детонации взрывчатого вещества.In the explosive block at a distance equal to the limit diameter of the detonation of the explosive, an axis 4 of inert material is located axisymmetrically, which has an axisymmetric hole equipped with the explosive of the block of explosives with a diameter equal to the limit diameter of the detonation of the explosive. The screen forms a gap with the side wall of the casing equal to the critical diameter of the detonation of the explosive.

Действие заряда перфоратора в условиях скважины осуществляется следующим образом. При детонации заряда через детонатор 3 шашки 1 взрывчатого вещества в сторону полости 5 детонационная волна напрямую распространяется по области оси заряда, проходя беспрепятственно через осесимметричное отверстие линзы 4, снаряженное взрывчатым веществом, с предельным диаметром детонации, т.е. приобретая к тому же максимальную скорость детонации в направлении вершины облицовки. В то же время составляющая волны детонации по периферийным областям шашки, встречая препятствие в виде линзы из инертного материала, огибает ее и проходит через зазор между ней и корпусом 2. При этом зазор имеет размер, равный критическому диаметру детонации, и поэтому в этой области детонационная волна имеет минимальную скорость. Благодаря использованию в заряде предложенной линзы детонационная волна (показана сплошной линией) подходит к области вершины облицовки существенно раньше, по сравнению с подходом составляющей этой волны к периферийным областям облицовки. Соответственно эта разница во времени существенно больше, чем при распространении детонационной волны (показана пунктирной линией) по заряду-прототипу без применения линзы.The action of the charge of the hammer in the well is as follows. When the detonation of the charge through the detonator 3 of the pieces 1 of the explosive in the direction of the cavity 5, the detonation wave propagates directly along the region of the axis of the charge, passing unhindered through the axisymmetric hole of the lens 4, equipped with explosive, with a limit diameter of detonation, i.e. besides acquiring the maximum detonation velocity in the direction of the top of the lining. At the same time, the component of the detonation wave in the peripheral regions of the checker, encountering an obstacle in the form of a lens made of an inert material, bends around it and passes through the gap between it and the housing 2. Moreover, the gap has a size equal to the critical diameter of the detonation, and therefore, in this region, the detonation the wave has a minimum speed. Due to the use of the proposed lens in the charge, the detonation wave (shown by a solid line) approaches the area of the top of the cladding much earlier than the approach of the component of this wave to the peripheral areas of the cladding. Accordingly, this time difference is significantly larger than when the detonation wave propagates (shown by the dashed line) over the prototype charge without using a lens.

В результате этого центральные области облицовки приобретают наибольшие импульс и скорости, проходят большее расстояние, чем периферийные области облицовки. Центральная область облицовки более существенно обгоняет периферийные области, облицовка быстрее выворачивается в противоположную сторону направления своего движения. Из-за существенной разницы во времени подхода составляющих детонационной волны к области вершины и периферии облицовки формируемый ударник подвергается значительно большему растяжению и образует большую длину рабочего тела. По аналогичному описанному выше процессу деформирования облицовки, благодаря тому, что она выполнена двухслойной из различных материалов, одновременно создаются два самостоятельных рабочих тела, движущихся друг за другом с различной скоростью.As a result of this, the central areas of the cladding acquire the greatest momentum and speed, travel a greater distance than the peripheral areas of the cladding. The central area of the cladding overtakes the peripheral areas more significantly, the cladding quickly turns in the opposite direction of its movement. Due to the significant time difference in the approach of the detonation wave components to the region of the apex and the periphery of the lining, the formed impactor undergoes a significantly greater extension and forms a greater length of the working fluid. By a similar process of lining deformation described above, due to the fact that it is made of two layers of various materials, two independent working bodies are created at the same time, moving one after another at different speeds.

Первое рабочее тело образуется из внутреннего слоя 5 облицовки, выполненного из материала с меньшей удельной массой, например из алюминия, и приобретает более высокую скорость. Благодаря этому этот слой сразу отрывается от наружного слоя 6 облицовки, выполненного из материала с большей удельной массой, например из меди, и формируется в самостоятельное рабочее тело. Второе рабочее тело, выполненное из наружного слоя облицовки, имеет меньшую скорость и движется с некоторым отставанием от первого рабочего тела. Первое рабочее тело, образованное из внутреннего слоя облицовки, пробивает опорный диск и резиновую прокладку в окне перфоратора, слой жидкости между перфоратором и обсадной колонной, стенку последней, слой цементного камня и некоторую часть породы. Второе рабочее тело, образованное из наружного слоя облицовки, вслед за первым пробивает далее канал в горной породе. Первое рабочее тело, таким образом, не только преодолевает первоначальные преграды в скважине с образованием канала на расстоянии до 2-3 внутренних диаметров d облицовки, но и обеспечивает для формирования второго рабочего тела большее дополнительное пространство, создающее большее оптимальное фокусное расстояние, с которого реализуется его наибольшее пробивное действие.The first working fluid is formed from the inner layer 5 of the cladding made of a material with a lower specific gravity, for example, aluminum, and acquires a higher speed. Due to this, this layer immediately breaks away from the outer layer 6 of the cladding, made of a material with a higher specific gravity, for example, copper, and is formed into an independent working fluid. The second working fluid, made of the outer layer of the cladding, has a lower speed and moves with some lag behind the first working fluid. The first working fluid, formed from the inner layer of the lining, pierces the support disk and the rubber gasket in the hole of the punch, the fluid layer between the punch and the casing, the wall of the latter, a layer of cement stone and some part of the rock. The second working fluid, formed from the outer layer of the lining, after the first pierces further the channel in the rock. The first working fluid, thus, not only overcomes the initial obstacles in the well with the formation of a channel at a distance of up to 2-3 internal diameters d of the lining, but also provides for the formation of the second working fluid a larger additional space, creating a greater optimal focal length from which it is realized greatest punching action.

Отличительным признаком и особенностью предлагаемого изобретения является, таким образом, то, что в нем функционирование линзы принципиально отличается от функционирования ее при классической кумуляции заряда с образованием струи в результате соударения внутренних слоев облицовки. При этом линза обеспечивает более одновременный подход детонационной волны ко всей боковой поверхности облицовки, замедляя прохождение волны детонации в области оси заряда и тем самым, давая возможность опережающего распространения составляющей детонационной волны в области периферии заряда. Роль линзы в предлагаемом заряде перфоратора, наоборот, состоит в обеспечении более ускоренного достижения волны в область боковой поверхности облицовки. За счет этой разницы во времени в центральной области облицовки достигается более быстрое выворачивание ее в противоположную сторону, значительно большее удлинение и, в итоге, повышение глубины пробития преграды.A distinctive feature and feature of the present invention is, therefore, that in it the functioning of the lens is fundamentally different from its functioning in the classical accumulation of charge with the formation of a jet as a result of the collision of the inner layers of the lining. Moreover, the lens provides a more simultaneous approach of the detonation wave to the entire side surface of the cladding, slowing down the passage of the detonation wave in the region of the charge axis and, thereby, allowing the propagation of the detonation wave component in the region of the periphery of the charge. The role of the lens in the proposed charge of the punch, on the contrary, is to provide a more rapid achievement of the wave in the region of the side surface of the cladding. Due to this time difference in the central area of the cladding, a faster turning out of it in the opposite direction, a much greater elongation and, as a result, an increase in the penetration depth of the barrier are achieved.

Работоспособность и преимущество предлагаемого заряда перфоратора подтверждены результатами стендовых испытаний. Испытаниям подвергались образцы предлагаемого заряда перфоратора с конфигурацией и элементами, соответствующими чертежу. Шашка заряда из прессованного флегматизированного гексогена, как и заряда-прототипа, имела диаметр основания D, равной 30 мм. Полость шашки в форме сферического сегмента покрывалась двухслойной облицовкой с внутренним диаметром 24 мм и с прогибом по оси, равным 0,35 d. Внутренний слой облицовки выполнялся из алюминия толщиной в пределах от 0,3 до 0,7, а наружным слой облицовки состоял из меди толщиной 0,8 мм. Детонатор заряда выполнен из чистого подпрессованного гексогена. В шашке взрывчатого вещества на расстоянии от детонатора, равном 3,0 мм (предельный диаметр детонации), осесимметрично расположен экран из инертного материала - текстолита с осесимметричным отверстием, снаряженным флегматизированным гексогеном диаметром 3,0 мм. Зазор между экраном и боковой стенкой корпуса составлял 1,5 мм (критический диаметр детонации).The performance and advantage of the proposed charge perforator confirmed by the results of bench tests. The tests were subjected to samples of the proposed charge perforator with the configuration and elements corresponding to the drawing. The charge check made of pressed phlegmatized RDX, as well as the prototype charge, had a base diameter D of 30 mm. The cavity of the checker in the form of a spherical segment was covered with a two-layer lining with an inner diameter of 24 mm and with a deflection along the axis of 0.35 d. The inner lining layer was made of aluminum with thickness ranging from 0.3 to 0.7, and the outer lining layer consisted of copper with a thickness of 0.8 mm. The charge detonator is made of pure prepressed RDX. In the explosive bomb at a distance from the detonator equal to 3.0 mm (the limit diameter of detonation), an axisymmetrically arranged screen is made of an inert material - textolite with an axisymmetric hole equipped with phlegmatized hexogen with a diameter of 3.0 mm. The gap between the screen and the side wall of the body was 1.5 mm (critical diameter of detonation).

Пробивная способность образцов заряда перфоратора определялась по действию на комбинированную мишень, которая состояла из 10 мм стальной плиты, имитирующей обсадную колонну, и бетонного блока с прочностью 25 МПа, имитирующего горную породу. Расстояние от торца заряда до преграды равнялось 60 мм. В опытах определялась глубина образуемого канала, а также его средний диаметр, как значение из 4-5 измерений, выполненных на отдельных участках по всей глубине канала. Результаты испытаний показали, что глубина канала, создаваемая зарядом из 3-х параллельных опытов, находится в пределах 285-300 мм при оптимальном отношении толщин внутреннего и наружного слоев облицовки, равном 0,6. Относительный средний диаметр образуемого канала достигает до 1,90d, мало изменяется по всей его глубине, находясь на уровне этих значений для заряда-прототипа.The penetration ability of perforator charge samples was determined by the effect on the combined target, which consisted of a 10 mm steel plate simulating a casing string and a concrete block with a strength of 25 MPa simulating rock. The distance from the end of the charge to the obstacle was 60 mm. In the experiments, the depth of the formed channel was determined, as well as its average diameter, as a value from 4-5 measurements taken in separate sections along the entire depth of the channel. The test results showed that the depth of the channel created by the charge from 3 parallel experiments is in the range of 285-300 mm with an optimal ratio of the thicknesses of the inner and outer layers of the cladding equal to 0.6. The relative average diameter of the formed channel reaches up to 1.90d, varies little over its entire depth, being at the level of these values for the prototype charge.

В результате применения предлагаемого заряда перфоратора повышаются коллекторские характеристики пласта и производительность скважины за счет увеличения глубины образуемого канала в 1,14-1,16 раза при относительно неизменном его диаметре.As a result of the application of the proposed perforator charge, reservoir characteristics of the formation and well productivity are increased by increasing the depth of the formed channel 1.14-1.16 times with a relatively constant diameter.

Claims (1)

Заряд перфоратора, содержащий осесимметричную шашку взрывчатого вещества в корпусе с открытой полостью в форме сферического сегмента в теле шашки, прилегающую к поверхности полости облицовку и детонатор на торце шашки, противоположном облицовке, причем последняя выполнена из инертного материала с внутренним диаметром основания, равным 0,80…0,85 диаметра основания шашки, с прогибом по оси, равным 0,30…0,35 ее внутреннего диаметра, и двухслойной из различных материалов, причем внутренний слой облицовки, обращенный к полости, выполнен из материала с меньшей удельной массой, например из алюминия, а наружный слой облицовки, обращенный к шашке взрывчатого вещества, выполнен из материала большей удельной массой, например из меди с толщиной, равной 0,030…0,035 внутреннего диаметра облицовки, при этом отношение удельных масс внутреннего и наружного слоев облицовки выполнено равным 0,15…0,23 и соответственно отношение их толщин выполнено равным 0,5…0,8, отличающийся тем, что в шашке взрывчатого вещества на расстоянии от детонатора, равном предельному диаметру детонации взрывчатого вещества, осесимметрично расположен экран из инертного материала с возможностью при срабатывании детонатора более ускоренного распространения и подхода детонационной волны к области вершины облицовки, по сравнению с распространением и подходом составляющей волны детонации к периферийным частям облицовки, для чего экран имеет снаряженное взрывчатым веществом шашки осесимметричное отверстие диаметром, равным предельному диаметру детонации взрывчатого вещества, при этом экран образует с боковой стенкой корпуса зазор, равный критическому диаметру детонации взрывчатого вещества. The charge of a perforator containing an axisymmetric explosive block in a body with an open cavity in the form of a spherical segment in the body of the block, a cladding adjacent to the cavity surface and a detonator at the end of the block opposite the cladding, the latter being made of an inert material with an inner base diameter of 0.80 ... 0.85 of the diameter of the base of the checker, with a deflection along the axis equal to 0.30 ... 0.35 of its internal diameter, and a two-layer of various materials, and the inner layer of the lining facing the cavity is made of mother ala with a lower specific gravity, for example, from aluminum, and the outer lining layer facing the explosive block is made of a material with a higher specific gravity, for example, copper with a thickness equal to 0.030 ... 0.035 of the inner diameter of the lining, while the ratio of the specific gravities of the inner and outer the cladding layers is made equal to 0.15 ... 0.23 and, accordingly, the ratio of their thicknesses is made equal to 0.5 ... 0.8, characterized in that in the explosive device at a distance from the detonator, equal to the maximum diameter of the detonation of the explosive, a screen of inert material is located symmetrically with the possibility of detonator triggering a more accelerated propagation and approach of the detonation wave to the top of the cladding compared to the propagation and approach of the detonation wave component to the peripheral parts of the cladding, for which the screen has an axisymmetric hole equipped with explosive material of the checker, equal in diameter the maximum diameter of the detonation of explosives, while the screen forms a gap equal to the critical diameter with the side wall of the housing labor explosive detonation.
RU2009115017/02A 2009-04-20 2009-04-20 Perforator charge RU2391620C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009115017/02A RU2391620C1 (en) 2009-04-20 2009-04-20 Perforator charge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009115017/02A RU2391620C1 (en) 2009-04-20 2009-04-20 Perforator charge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2391620C1 true RU2391620C1 (en) 2010-06-10

Family

ID=42681634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009115017/02A RU2391620C1 (en) 2009-04-20 2009-04-20 Perforator charge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2391620C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489671C1 (en) * 2012-02-27 2013-08-10 Владилен Федорович Минин Metal-based jet charge lining material
RU2495360C1 (en) * 2012-01-18 2013-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") Method to generate jet stream and shaped charge of perforator for its realisation
RU2603660C1 (en) * 2015-10-14 2016-11-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of hyperspeed casting of metal element and cumulative casting device for its implementation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495360C1 (en) * 2012-01-18 2013-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") Method to generate jet stream and shaped charge of perforator for its realisation
RU2489671C1 (en) * 2012-02-27 2013-08-10 Владилен Федорович Минин Metal-based jet charge lining material
RU2603660C1 (en) * 2015-10-14 2016-11-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of hyperspeed casting of metal element and cumulative casting device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1851500B1 (en) Shaped charge assembly and method of damaging a target
KR102517885B1 (en) Blasting Method using Liner applied to Primer, Booster and Charge in a blasthole
RU2495234C2 (en) Devices and methods for well bore perforation
US20050126783A1 (en) Apparatus and method for severing pipe utilizing a multi-point initiation explosive device
US3358780A (en) Cumulative shaped charges
RU2391620C1 (en) Perforator charge
US20130061771A1 (en) Active waveshaper for deep penetrating oil-field charges
RU2542024C1 (en) Method for obtainment composite cumulative jets in perforator charges
RU2489567C1 (en) Detonating fuse for blasting-perforation equipment
JP7535279B2 (en) Sympathetic self-centering explosive device
RU2250359C2 (en) Perforator charge
RU2564283C1 (en) Multipurpose shaped-charge projectile
RU2681019C1 (en) Cumulative charge
CN1304727C (en) Oil well perforator
US3491841A (en) Method and apparatus for the explosive drilling of boreholes
RU2559963C2 (en) Method of well perforation by double hypercumulative charges
RU2717853C1 (en) Cumulative perforator charge
US7546805B2 (en) Detonator
US10330445B1 (en) Tunable cylindrical shaped charge
RU2317406C1 (en) Well bore zone perforation method and shaped-charge device (variants)
RU34718U1 (en) Cumulative charge
RU2661923C1 (en) Detonating device based on high explosive agent
RU2553611C1 (en) Method of forming compact metal element
RU2272983C1 (en) Detonating device of mechanical fuse
RU53428U1 (en) CUMULATORY CHARGE OF PUNCHES

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130421