RU2495360C1 - Method to generate jet stream and shaped charge of perforator for its realisation - Google Patents
Method to generate jet stream and shaped charge of perforator for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2495360C1 RU2495360C1 RU2012101752/03A RU2012101752A RU2495360C1 RU 2495360 C1 RU2495360 C1 RU 2495360C1 RU 2012101752/03 A RU2012101752/03 A RU 2012101752/03A RU 2012101752 A RU2012101752 A RU 2012101752A RU 2495360 C1 RU2495360 C1 RU 2495360C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cladding
- lining
- cumulative
- liner
- jet
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к способам и устройствам для перфорирования обсадных труб скважин, точнее к кумулятивным скважинным перфораторам, улучшающим гидродинамическую связь пласта со скважиной, и обеспечивающим повышение полезной отдачи (дебита) скважины.The invention relates to methods and devices for perforating casing pipes of wells, more specifically to cumulative borehole drills that improve the hydrodynamic connection of the formation with the well, and providing increased net return (flow rate) of the well.
Изобретение имеет общепромышленное значение для добычи нефти, газа, воды, или других полезных ископаемых.The invention is of general industrial importance for the extraction of oil, gas, water, or other minerals.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известны кумулятивные перфораторы (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 (EM Vitseni “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 perforation work in wells with various geological and technical conditions.
С целью увеличения дебита скважины, требуется улучшить или восстановить гидродинамическую связь скважины с отдаленными от нее участками пласта. Для этого подают высокое избыточное давление на устье скважины, в результате чего в пласте образуются трещины. При этом происходит гидроразрыв пласта и закачка в образовавшиеся трещины гранулированного искусственного песка (проппанта) для предотвращения их смыкания. Необходимо пробивание отверстия большого диаметра в стенке обсадной колонны скважины. Для этого требуется увеличить диаметр кумулятивной струи.In order to increase the flow rate of the well, it is required to improve or restore the hydrodynamic connection of the well with the remote sections of the formation. For this, high excess pressure is applied at the wellhead, as a result of which cracks form in the formation. In this case, hydraulic fracturing occurs and granular artificial sand (proppant) is injected into the cracks to prevent their closure. Punching a large diameter hole in the wall of the well casing is necessary. This requires increasing the diameter of the cumulative jet.
Известны устройства, в которых увеличение диаметра кумулятивной струи происходит за счет увеличения угла схлопывания облицовки (под редакцией Орленко А.П. «Физика взрыва», том 2, М. «Физматлит», 2002 г).Known devices in which the increase in the diameter of the cumulative jet occurs due to an increase in the angle of collapse of the lining (edited by Orlenko AP “Explosion Physics”,
Недостатком таких устройств является то, что диаметр кумулятивного перфораторного заряда ограничен габаритами обсадной трубы скважины, что не позволяет достичь требуемых результатов.The disadvantage of such devices is that the diameter of the cumulative punch charge is limited by the dimensions of the casing of the well, which does not allow to achieve the desired results.
Известны устройства, в которых увеличение диаметра кумулятивной струи добиваются за счет увеличения толщины облицовки (под редакцией Орленко А.П. «Физика взрыва», том 2, М. «Физматлит», 2002 г).Known devices in which an increase in the diameter of the cumulative jet is achieved by increasing the thickness of the lining (edited by Orlenko A.P. "Explosion Physics",
Недостатком таких устройств является то, что простое увеличение толщины стенки облицовки, из которой образуется головная часть кумулятивной струи, не дает явного эффекта, так как снижается скорость кумулятивной струи, а ее диаметр увеличивается незначительно, диаметр кумулятивного перфораторного заряда и его масса ограничены габаритами обсадной трубы скважины, что не позволяет сжимать облицовку с необходимой скоростью, и не позволяет достичь требуемых результатов..The disadvantage of such devices is that a simple increase in the wall thickness of the liner, from which the head of the cumulative jet is formed, does not give an obvious effect, since the speed of the cumulative jet decreases, and its diameter increases slightly, the diameter of the cumulative perforator charge and its mass are limited by the dimensions of the casing wells, which does not allow compressing the lining with the necessary speed, and does not allow to achieve the required results ..
Известен кумулятивный заряд (КЗ), [патент DE 3116934 С1 от 29.04.1981; Messer-schmitt-Bolkow-Blohm GmbH; F42B 1/02] со вставкой определенной геометрической формы внутри вершины облицовки для получения отверстия большого диаметра в пробиваемой преграде. Вставка из металла, тефлона, полимера или алюминиевой пудры, в которых при распылении в ударной волне происходит реакция с выделением газов и ростом давления в канале.Known cumulative charge (KZ), [patent DE 3116934 C1 from 04.29.1981; Messer-schmitt-Bolkow-Blohm GmbH; F42B 1/02] with an insert of a certain geometric shape inside the top of the cladding to obtain a large diameter hole in the punched barrier. An insert made of metal, Teflon, polymer or aluminum powder, in which, when sprayed in a shock wave, a reaction occurs with the release of gases and an increase in pressure in the channel.
Недостатком такого заряда является то, что кумулятивная струя, сформированная из облицовки с вставкой в вершине облицовки, имеет в головной части небольшое уширение, которое быстро срабатывается и образует большое отверстие только на тонкой конечной преграде. При толщине стенки скважины 3 мм и более, большого отверстия не образуется.The disadvantage of such a charge is that the cumulative jet formed from the cladding with an insert at the top of the cladding has a slight broadening in the head part, which quickly works and forms a large hole only on a thin final barrier. When the wall thickness of the well is 3 mm or more, a large hole is not formed.
В качестве прототипа для устройства было выбрано авторское свидетельство СССР на изобретение [SU №1753749 от 19.12.89., Е21В 43/117; Кумулятивный заряд перфоратора, авторы Тебякин В.М., Шипицин Л.А и др.], содержащее корпус, внутри которого размещена осесимметричная профилированная шашка взрывчатого вещества, имеющая кумулятивную выемку, покрытую облицовкой, состоящей из двух слоев, внешний из которых прилегает к кумулятивной выемке. Причем внешний слой выполнен в виде сетки из тонких узких полос, а удельный вес материала внешнего слоя больше удельного веса материала внутреннего слоя. При схлопывании облицовки узкие полосы внешнего слоя разрезают образующийся пест на несколько частей.The USSR author's certificate for the invention [SU No. 1753749 dated 12.19.89., ЕВВ 43/117; Cumulative charge of a perforator, authors Tebyakin V.M., Shipitsin L.A. et al.], Containing a housing, inside of which an axisymmetric shaped explosive block is placed, having a cumulative recess covered by a lining consisting of two layers, the outer of which is adjacent to the cumulative notch. Moreover, the outer layer is made in the form of a grid of thin narrow strips, and the specific gravity of the material of the outer layer is greater than the specific gravity of the material of the inner layer. When the cladding collapses, narrow strips of the outer layer cut the resulting pestle into several parts.
Недостатком такого заряда является непосредственная зависимость диаметра кумулятивной струи и пробивной способности заряда от высокой точности выполнения сетки из узких полос. При малейшей неточности изготовления возникает асимметрия кумулятивной струи, уменьшение диаметра струи, следовательно, резко уменьшается пробивная способность заряда.The disadvantage of such a charge is the direct dependence of the diameter of the cumulative jet and the breakdown ability of the charge on the high accuracy of performing a grid of narrow bands. At the slightest manufacturing inaccuracy, an asymmetry of the cumulative jet occurs, a decrease in the diameter of the jet, and therefore, the breakdown ability of the charge sharply decreases.
Согласно гидродинамической теории кумуляции, основанной на модели несжимаемой жидкости, кумулятивная струя образуется всегда при косом соударении пластин, ускоренных взрывом, либо тонкой конической оболочки. («Физика взрыва» под редакцией Орленко А.П., Москва, 2002 г., стр.207-208,) которая приводится в качестве аналога к способу формирования кумулятивной струи.According to the hydrodynamic theory of cumulation, based on the model of an incompressible fluid, the cumulative jet is always formed during oblique collision of plates accelerated by an explosion or a thin conical shell. (“Explosion Physics” edited by A. Orlenko, Moscow, 2002, pp. 207-208,) which is given as an analogue to the method of forming a cumulative jet.
Рассматривается процесс симметричного схлопывания двух плоских струй сжимаемой жидкости под углом 2α со скоростью U0 в системе координат, связанной с точкой соударения «0». Показан вектор скорости потока до и после фронта косой ударной волны u0n и un, которые разложены на две составляющие: нормальные u0n и un и параллельные фронту йог и Ur. Сжимаемый сверхзвуковой поток со скоростью u0 поворачивается на угол α и при этом тормозится. Такое торможение сверхзвукового потока осуществляется с помощью фронта ОМ косой ударной волны. В этом случае поток перед фронтом ОМ ударной волны ударно не сжат. Резкое повышение давления имеет место за фронтом ОМ косой ударной волны и кумулятивная струя в направлении ОХ не образуется. Согласно теории косых ударных волн, между углом поворота сверхзвукового потока α и углом наклона фронта косой ударной волны β для данной скорости u0 существует зависимость α=α(β).The process of symmetric collapse of two flat jets of compressible fluid at an angle of 2α with a speed U 0 in the coordinate system associated with the collision point “0” is considered. The flow velocity vector before and after the oblique shock wave front u 0n and u n is shown, which are decomposed into two components: normal u 0n and u n and parallel to the front of yogis and Ur. Compressible supersonic flow with a speed u 0 rotates through an angle α and slows down. Such inhibition of a supersonic flow is carried out using the front of an oblique shock wave. In this case, the flow in front of the front of the shock wave OM is not shock compressed. A sharp increase in pressure occurs behind the front of the OM oblique shock wave and a cumulative jet in the direction of the OX is not formed. According to the theory of oblique shock waves, between the angle of rotation of the supersonic flow α and the angle of inclination of the front of the oblique shock wave β for a given velocity u 0 there is a dependence α = α (β).
При увеличении угла а присоединенный фронт ударной волны ОМ может существовать только до некоторого угла α<αк. При углах α≥αк фронт ОМ, косой ударной волны, отходит в сторону набегающего сверхзвукового потока. При этом интенсивность фронта ММ′ ударной волны возрастает. Жидкость за фронтом ММ′ ударной волны ударно сжата, но, вследствие того, что поверхность АМО свободна от давления, то жидкость на участке фронта ОМ начинает истекать вправо, образуя кумулятивную струю.With an increase in the angle a, the attached front of the OM shock wave can exist only up to a certain angle α <α k . At angles α≥α to the front of the OM, the oblique shock wave, departs towards the incident supersonic flow. In this case, the intensity of the shock front MM ′ increases. The liquid behind the shock front MM ′ is shock-compressed, but, due to the fact that the AMO surface is free of pressure, the liquid in the section of the OM front begins to flow to the right, forming a cumulative jet.
Недостатком данного способа может считаться невозможность изменения скорости кумулятивной струи для выбранного материала, так как используется только один материал в облицовке, а значит и невозможность изменения диаметра кумулятивной струи.The disadvantage of this method can be considered the impossibility of changing the speed of the cumulative jet for the selected material, since only one material is used in the lining, and therefore the impossibility of changing the diameter of the cumulative jet.
В качестве прототипа для способа было выбрано авторское свидетельство СССР на изобретение [SU №1753749 от 19.12.89., Е21В 43/117; Кумулятивный заряд перфоратора, авторы Тебякин В.М., Шипицин Л.А и др.], включающее подрыв профилированной шашки взрывчатого вещества, высокоскоростное обжатие кумулятивной облицовки под действием продуктов детонации, формирование кумулятивной струи.As a prototype for the method, the USSR author's certificate for the invention was selected [SU No. 1753749 from 12.19.89., ЕВВ 43/117; Cumulative charge of a perforator, authors Tebyakin V.M., Shipitsin L.A. et al.], Including the detonation of a profiled piece of explosive, high-speed compression of the cumulative lining under the influence of detonation products, the formation of a cumulative jet.
Недостатком прототипа является невозможность увеличения диаметра кумулятивной струи при использовании такого типа кумулятивной облицовки.The disadvantage of the prototype is the inability to increase the diameter of the cumulative jet when using this type of cumulative lining.
Диаметр кумулятивной струи, можно увеличить увеличением радиуса наружной поверхности элемента облицовки и толщины вершины облицовки. Увеличение радиуса наружной поверхности элемента облицовки в способе перфорации позволяет:The diameter of the cumulative jet can be increased by increasing the radius of the outer surface of the cladding element and the thickness of the top of the cladding. The increase in the radius of the outer surface of the cladding element in the method of perforation allows you to:
- увеличить скорость лидирующих элементов кумулятивной струи за счет большего значения скорости детонационной волны на элементе облицовки, из которого образуется головная часть кумулятивной струи;- increase the speed of the leading elements of the cumulative jet due to the greater value of the velocity of the detonation wave on the cladding element, from which the head of the cumulative jet is formed;
- увеличить диаметр струи за счет уменьшения скорости схождения облицовки и увеличения возникающей при этом площади разгрузки поверхности облицовки, и увеличения материала участвующего в формировании головной части кумулятивной струи;- increase the diameter of the jet by reducing the speed of convergence of the cladding and increasing the resulting area of unloading of the surface of the cladding, and increasing the material involved in the formation of the head of the cumulative jet;
- повысить скорость лидирующих элементов кумулятивной струи за счет увеличения базы разгона соответствующих элементов облицовки;- increase the speed of the leading elements of the cumulative jet by increasing the acceleration base of the corresponding cladding elements;
- увеличить угол схлопывания элементов облицовки на оси симметрии заряда, при этом может увеличиться скорость кумулятивной струи, при прочих равных условиях.- increase the angle of collapse of the cladding elements on the axis of symmetry of the charge, while the speed of the cumulative jet may increase, ceteris paribus.
В качестве недостатка для достижения указанных позиций можно отметить имеющиеся ограничения габаритами скважины, что не позволяет увеличивать диаметр заряда и массу взрывчатки для достижения требуемых значений параметров.As a disadvantage to achieve these positions, one can note the existing limitations in the dimensions of the well, which does not allow increasing the diameter of the charge and the mass of explosives to achieve the required parameter values.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа и кумулятивного заряда, для пробивания отверстия большого диаметра в обсадной колонне скважины без увеличения диаметра заряда.The problem to which the invention is directed is to create a method and a cumulative charge for punching a large diameter hole in the well casing without increasing the diameter of the charge.
Технический результат, достигаемый при решении этой задачи, заключается в увеличении диаметра кумулятивной струи и участие в ее формировании большей части материала облицовки.The technical result achieved in solving this problem is to increase the diameter of the cumulative jet and participate in its formation of most of the cladding material.
Для получения указанного технического результата в способе формирования кумулятивной струи, включающем подрыв взрывчатого вещества, формирование фронта ударной волны, обжатие кумулятивной облицовки под действием продуктов детонации, формирование кумулятивной струи, согласно изобретению, после подрыва взрывчатого вещества, до начала формирования кумулятивной струи замедляют скорость обжатия облицовки, на оси симметрии и в точке соударения облицовки образуют ударную волну, перемещающуюся по материалу облицовки со скоростью, опережающей скорость обжатия облицовки, формируют зону разгрузки облицовки, участвующую в процессе образования кумулятивной струи, далее формируют кумулятивную струю.To obtain the specified technical result in the method of forming a cumulative jet, including detonating an explosive, forming a shock wave front, compressing a cumulative lining under the influence of detonation products, forming a cumulative jet according to the invention, after blasting an explosive, slow down the compression speed of the cladding before the formation of a cumulative jet. , on the axis of symmetry and at the point of impact of the cladding form a shock wave moving along the cladding material with a speed ahead of which compresses the cladding, form the unloading zone of the cladding, which is involved in the formation of the cumulative jet, then form the cumulative jet.
Технический результат достигается тем, что в кумулятивном заряде перфоратора, содержащем корпус, внутри которого размещена осесимметричная профилированная шашка взрывчатого вещества, имеющая кумулятивную выемку, покрытую облицовкой, согласно изобретению, внутрь облицовки установлен вкладыш, с профилем внешней поверхности соответствующим внутренней поверхности облицовки, закрепленный на внутренней поверхности облицовки слоем пластичного материала, толщина которого не больше толщины стенки вкладыша, а произведение толщины слоя пластичного материала на его плотность меньше 1,0 и больше 0,3, при этом суммарная толщина стенки облицовки и вкладыша выбрана экспериментально в пределах (0,04-0,12) внутреннего радиуса Rк основания облицовки.The technical result is achieved by the fact that in the cumulative charge of the perforator containing the housing, inside of which there is an axisymmetric profiled explosive block having a cumulative recess covered by the cladding according to the invention, an insert is installed inside the cladding, with the profile of the outer surface corresponding to the inner surface of the cladding, mounted on the inner lining lining surface with a layer of plastic material, the thickness of which is not more than the thickness of the liner wall, and the product of the thickness of the pla material density by its density is less than 1.0 and more than 0.3, while the total wall thickness of the cladding and liner is selected experimentally within (0.04-0.12) of the inner radius R to the base of the cladding.
Профиль внешней поверхности вкладыша, как правило, выполнен соответствующим внутренней поверхности облицовки.The profile of the outer surface of the liner, as a rule, is made corresponding to the inner surface of the cladding.
Материал вкладыша может быть идентичен материалу облицовки, например чугун.The liner material may be identical to the lining material, for example cast iron.
Слой пластичного материала может быть выбран с плотностью 0,8-2,4 г/см3.A layer of plastic material can be selected with a density of 0.8-2.4 g / cm 3 .
Профиль внутренней поверхности вкладыша возможно конусообразный.The profile of the inner surface of the liner is possibly conical.
Соотношение толщины вершины вкладыша и диаметра основания облицовки может быть в пределах значений от 0,1 до 0,3.The ratio of the thickness of the top of the liner and the diameter of the base of the cladding can be in the range from 0.1 to 0.3.
Соотношение высоты вкладыша и высоты облицовки может быть в пределах значений от 0,5 до 0,8.The ratio of the height of the liner and the height of the lining can be in the range from 0.5 to 0.8.
Для формирования кумулятивной струи из большей части облицовки и вкладыша ударную волну, образовавшуюся на оси симметрии, в точке соударения вкладыша и облицовки можно направить из зоны столкновения по материалу облицовки, образовать увеличенную зону разгрузки на внутренней поверхности вкладыша, обеспечить участие в формировании головной части струи большего количества материала облицовки и вкладыша.To form a cumulative jet from the greater part of the liner and liner, the shock wave generated on the axis of symmetry can be directed from the collision zone along the liner material at the point of collision of the liner, an enlarged discharge zone on the liner inner surface can be formed, and a larger part of the formation of the head part of the jet can be formed the amount of cladding material and liner.
В процессе обжатия за счет наличия вкладыша и пластичного материала между облицовкой и вкладышем снижается скорость обжатия и формируется кумулятивная струя большого диаметра. Диаметру кумулятивной струи прямо пропорционален диаметр пробиваемого отверстия в стенке трубы обсадной колонны.In the process of compression due to the presence of the liner and plastic material between the lining and the liner, the reduction speed decreases and a cumulative jet of large diameter is formed. The diameter of the cumulative jet is directly proportional to the diameter of the punched hole in the wall of the casing pipe.
Краткое описание фигур чертежаBrief Description of the Drawings
На фиг.1 показан кумулятивный заряд с вкладышем, гдеFigure 1 shows the cumulative charge with the liner, where
1 - корпус1 - case
2 - взрывчатое вещество (ВВ)2 - explosive (BB)
3 - полость кумулятивной выемки,3 - cavity cumulative excavation,
4 - кумулятивная облицовка,4 - cumulative lining,
5 - вкладыш,5 - liner
6 - пластичный материал,6 - plastic material
7 - промежуточный детонатор.7 - intermediate detonator.
На фиг.2 показан вкладыш.Figure 2 shows the liner.
На фиг.3 представлено отверстие максимального диаметра в стальной пластине, имитирующей стенку трубы обсадной колонны, от кумулятивной струи большого диаметра.Figure 3 shows the hole of maximum diameter in a steel plate simulating the wall of the casing pipe from a cumulative jet of large diameter.
В корпусе 1 размещается ВВ 2 и промежуточный детонатор 7. Полость 3 покрыта облицовкой 4, внутри которой размещен вкладыш 5. Между облицовкой 4 и вкладышем 5 размещен пластичный материал 6. Облицовка 4 и вкладыш 5 выполнены из чугуна. Внутренний профиль вкладыша 5, как показано на фиг.2, представляет собой усеченный конус, в котором соотношение толщины вершины S вкладыша 5 к внешнему диаметру основания D облицовки 4 находится в пределах значений от 0,1 до 0,3. Экспериментальным путем установлено оптимальное соотношение толщины вершины S вкладыша к внешнему диаметру основания D облицовки, данные, полученные экспериментально, приведены в таблице 1.In case 1,
Опытным путем были установлены оптимальные соотношения размеров облицовки и вкладыша для получения наилучших значений диаметра кумулятивной струи. Показателем диаметра струи является диаметр d отверстия в стенке трубы обсадной колонны. Диаметр пробиваемого отверстия в стенке трубы обсадной колонны прямо пропорционален диаметру кумулятивной струи.Experimentally, the optimal ratio of the size of the lining and the liner was established to obtain the best values of the diameter of the cumulative jet. An indicator of the diameter of the jet is the diameter d of the hole in the wall of the casing pipe. The diameter of the punched hole in the wall of the casing pipe is directly proportional to the diameter of the cumulative jet.
Соотношение высоты hвкл вкладыша 5 к высоте Нобл облицовки 4 находится в пределах значений от 0,5 до 0,8. Данные были получены экспериментально и приведены в таблице 2.The ratio of the height h on the liner 5 to the height H reg lining 4 is in the range from 0.5 to 0.8. The data were obtained experimentally and are shown in table 2.
Суммарная толщина стенки облицовки 4 и вкладыша 5 должна находиться в пределах (0,04-0,12) внутреннего радиуса Rк основания кумулятивной облицовки 4.The total wall thickness of the cladding 4 and the liner 5 should be within (0.04-0.12) of the inner radius R to the base of the cumulative cladding 4.
Между облицовкой 4 и вкладышем 5 размещается пластичный материал 6 с плотностью от 0,8 г/см3 до 2,4 г/см3. Данные были получены экспериментально и приведены в таблице 3.Between the lining 4 and the liner 5 is a plastic material 6 with a density of from 0.8 g / cm 3 to 2.4 g / cm 3 . The data were obtained experimentally and are shown in table 3.
Толщина пластичного материала 6 не должна превышать толщины стенки вкладыша 5, а произведение плотности ρпм. пластичного материала 6 на его толщину δпм должно находиться в пределах значений от 0,3 до 1,0. Данные были получены экспериментально и приведены в таблице 4.The thickness of the plastic material 6 should not exceed the wall thickness of the liner 5, and the density product ρ pm . plastic material 6 to its thickness δ pm should be in the range from 0.3 to 1.0. The data were obtained experimentally and are shown in table 4.
Отверстие с максимальным диаметром 18 мм, полученное экспериментально, при пробитии имитатора стенки обсадной колонны заявляемым кумулятивным зарядом показано на фиг.3. Полученный результат максимального диаметра отверстия от заявляемого кумулятивного заряда на 70% превышает максимальный диаметр отверстия, получаемого от кумулятивного заряда без вкладыша.The hole with a maximum diameter of 18 mm, obtained experimentally, when penetrating the simulator of the casing wall of the claimed cumulative charge is shown in figure 3. The result obtained of the maximum diameter of the hole from the claimed cumulative charge is 70% higher than the maximum diameter of the hole obtained from the cumulative charge without an insert.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
Установка вкладыша 5 конусной формы в облицовку 4 кумулятивного заряда позволяет формировать головную часть кумулятивной струи увеличенного диаметра, пробивающей в обсадной колонне скважины отверстие большого диаметра, которое обеспечивает создание в канале перфорации более высокого давления при подаче избыточного давления на устье скважины и тем самым позволяет создавать в пласте трещины большой протяженности. Кроме того, полученное отверстие обеспечивает беспрепятственную закачку в образовавшиеся в пласте трещины песка, предотвращающего смыкание трещин, обеспечивая тем самым качественную гидродинамическую связь отдаленных от скважины областей пласта со скважиной.The installation of the cone-shaped insert 5 in the cumulative charge liner 4 allows the head part of an enlarged cumulative jet to pierce a large diameter hole in the casing of the well, which ensures the creation of a higher pressure in the perforation channel when applying excess pressure to the wellhead and thereby allows the formation of cracks of great length. In addition, the obtained hole provides unhindered injection into the sand cracks formed in the formation, which prevents crack closure, thereby providing high-quality hydrodynamic communication between the formation regions remote from the well and the well.
Инициируют заряд ВВ 2 через промежуточный детонатор 7. Происходит обжатие ударной волной облицовки 4 и вкладыша 5, которые охлопываются на оси симметрии кумулятивного заряда. На оси, в точке соударения облицовки 4 и вкладыша 5 возникает косая ударная волна, которая начинает распространяться по материалу облицовки 4 и вкладыша 5. Материал за фронтом ударной волны ударно сжат, но вследствие того, что внутренняя поверхность конуса облицовки 4 с вкладышем 5 свободна от давления, то материал облицовки 4 и вкладыша 5 начинает разгружаться и истекать в осевом направлении внутренней поверхности конуса вкладыша 5, образуя головную часть кумулятивной струи. При прохождении ударной волны по облицовке 4, пластичному материалу 6, вкладышу 5, на материале 6 происходит снижение энергии ударной волны в результате потери энергии на сжатие и разогрев материала 6, что снижает скорость обжатия облицовки 4 и вкладыша 5.The
Таким образом, скорость соударения облицовки 4 с вкладышем 5 уменьшается за счет потери энергии на нагрев и сжатие пластичного материала 6, а скорость ударной волны в материале облицовки 4 и вкладыша 5 остается постоянной и близкой к скорости звука. В результате этого, ударная волна, возникшая при соударении стенок вкладыша 5 и облицовки 4 на оси симметрии, со скоростью звука устремляется из зоны столкновения по материалу облицовки 4 и вкладыша 5, образуя большую зону разгрузки на внутренней поверхности вкладыша 5, необходимую для формирования кумулятивной струи.Thus, the collision speed of the lining 4 with the liner 5 is reduced due to the loss of energy for heating and compression of the plastic material 6, and the speed of the shock wave in the material of the liner 4 and the liner 5 remains constant and close to the speed of sound. As a result of this, the shock wave that occurred during the collision of the walls of the liner 5 and the lining 4 on the axis of symmetry rushes out from the collision zone along the material of the liner 4 and the liner 5 with the speed of sound, forming a large discharge zone on the inner surface of the liner 5, necessary for the formation of a cumulative jet .
Таким образом, за счет уменьшения скорости схождения облицовки 4 и вкладыша 5, обусловленного потерей энергии на сжатие и разогрев пластичного материала 6, фронт ударной волны из точки соударения переместится на большее расстояние по облицовке 4 и вкладыша 5. После этого успевает разгрузиться большая внутренняя поверхность облицовки 4 и вкладыша 5. Это обеспечивает участие в формировании головной части струи увеличенного количества материала облицовки 4 и вкладыша 5, что приводит к формированию кумулятивной струи увеличенного диаметра.Thus, by reducing the convergence rate of the liner 4 and the liner 5, due to the loss of energy for compression and heating of the plastic material 6, the shock wave front from the impact point will move a greater distance along the liner 4 and the liner 5. After that, the large inner surface of the liner has time to unload 4 and liner 5. This ensures the participation in the formation of the head of the jet of an increased amount of cladding material 4 and liner 5, which leads to the formation of a cumulative jet of increased diameter.
Устройство и способ расширяют арсенал технических средств перфорирования обсадных труб скважин с увеличенным диаметром кумулятивной струи. Способ позволяет увеличить диаметр кумулятивной струи, тем самым улучшить гидродинамическую связь пласта со скважиной, и обеспечивать повышение дебита скважины.The device and method expand the arsenal of technical tools for perforating casing wells with an increased diameter of the cumulative jet. The method allows to increase the diameter of the cumulative stream, thereby improving the hydrodynamic connection of the formation with the well, and to increase the flow rate of the well.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Наиболее эффективно выглядит использование предложенного кумулятивного заряда и способа формирования кумулятивной струи в кумулятивных скважинных перфораторах при проведении работ по гидроразрыву пласта для добычи нефти, газа, воды, или других полезных ископаемых. Можно эффективно использовать предлагаемое изобретение при перфорации скважин для закачивания воды в пласт. Способ и устройство позволяют улучшить гидродинамическую связь пласта со скважиной, и обеспечить повышение дебита скважины. Рассмотренный вариант выполнения изобретения может быть реализован на существующем в настоящее время оборудовании. Это показывает его работоспособность, и подтверждает промышленную применимость.The most effective is the use of the proposed cumulative charge and the method of forming a cumulative jet in cumulative downhole perforators during hydraulic fracturing for oil, gas, water, or other minerals. You can effectively use the present invention when perforating wells for pumping water into the reservoir. The method and device can improve the hydrodynamic connection of the reservoir with the well, and to increase the flow rate of the well. The considered embodiment of the invention can be implemented on existing equipment. This shows its performance, and confirms industrial applicability.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012101752/03A RU2495360C1 (en) | 2012-01-18 | 2012-01-18 | Method to generate jet stream and shaped charge of perforator for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012101752/03A RU2495360C1 (en) | 2012-01-18 | 2012-01-18 | Method to generate jet stream and shaped charge of perforator for its realisation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012101752A RU2012101752A (en) | 2013-07-27 |
RU2495360C1 true RU2495360C1 (en) | 2013-10-10 |
Family
ID=49155335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012101752/03A RU2495360C1 (en) | 2012-01-18 | 2012-01-18 | Method to generate jet stream and shaped charge of perforator for its realisation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2495360C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542024C1 (en) * | 2013-10-10 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") | Method for obtainment composite cumulative jets in perforator charges |
RU2564283C1 (en) * | 2014-07-08 | 2015-09-27 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Multipurpose shaped-charge projectile |
RU2671270C1 (en) * | 2018-01-10 | 2018-10-30 | Алла Витальевна Звягинцева | Explosively formed projectile with fire-based pit |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2553611C1 (en) * | 2014-03-03 | 2015-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of forming compact metal element |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2055301C1 (en) * | 1993-04-08 | 1996-02-27 | Тульский государственный технический университет | Shaped charge |
SU1753749A1 (en) * | 1989-12-19 | 1996-11-20 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по взрывным методам геофизической разведки | Jet charge of perforator |
DE19630339A1 (en) * | 1995-07-27 | 1997-01-30 | Western Atlas Int Inc | Cascade shaped cargo |
RU2140053C1 (en) * | 1998-08-17 | 1999-10-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Shaped charge |
UA45823U (en) * | 2009-06-22 | 2009-11-25 | Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт "Искра" | Cumulative charge for munition clearance |
RU2391620C1 (en) * | 2009-04-20 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Экспресс-технологии" | Perforator charge |
RU100607U1 (en) * | 2010-04-12 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Cumulative charge |
-
2012
- 2012-01-18 RU RU2012101752/03A patent/RU2495360C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1753749A1 (en) * | 1989-12-19 | 1996-11-20 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по взрывным методам геофизической разведки | Jet charge of perforator |
RU2055301C1 (en) * | 1993-04-08 | 1996-02-27 | Тульский государственный технический университет | Shaped charge |
DE19630339A1 (en) * | 1995-07-27 | 1997-01-30 | Western Atlas Int Inc | Cascade shaped cargo |
RU2140053C1 (en) * | 1998-08-17 | 1999-10-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Shaped charge |
RU2391620C1 (en) * | 2009-04-20 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Экспресс-технологии" | Perforator charge |
UA45823U (en) * | 2009-06-22 | 2009-11-25 | Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт "Искра" | Cumulative charge for munition clearance |
RU100607U1 (en) * | 2010-04-12 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Cumulative charge |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542024C1 (en) * | 2013-10-10 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") | Method for obtainment composite cumulative jets in perforator charges |
RU2564283C1 (en) * | 2014-07-08 | 2015-09-27 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Multipurpose shaped-charge projectile |
RU2671270C1 (en) * | 2018-01-10 | 2018-10-30 | Алла Витальевна Звягинцева | Explosively formed projectile with fire-based pit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012101752A (en) | 2013-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10458212B2 (en) | Consistent entry hole shaped charge | |
US10184326B2 (en) | Perforating system for hydraulic fracturing operations | |
RU2557281C2 (en) | Cumulative charge | |
EP3405646B1 (en) | Tool with propellant sections | |
EP2932185B1 (en) | Method of modifying a shaped charge | |
RU2495360C1 (en) | Method to generate jet stream and shaped charge of perforator for its realisation | |
CN102094613A (en) | Composite perforating method and device carrying support agent | |
US20130061771A1 (en) | Active waveshaper for deep penetrating oil-field charges | |
CN110344806B (en) | Auxiliary hydraulic fracturing method for small borehole explosion seam construction | |
CN106382110A (en) | Intrastratal explosive fracturing ignition ball and fracturing construction method | |
CN206670477U (en) | The axially demolition set of laddering secondary efficiently demolition set | |
CN105509585B (en) | Rock-soil blasting method based on tensile stress | |
CN109598029B (en) | CO applied to high-gas coal roadway 2 Design method for high-pressure gas fracturing | |
WO2015069759A2 (en) | Hydrajetting nozzle and method | |
CN113950607A (en) | Triangular shaped charge liner with jet former | |
AU2018282890B2 (en) | Limited penetration perforating methods for oilfield applications | |
US5633475A (en) | Circulation shaped charge | |
RU118422U1 (en) | CUMULATORY CHARGE OF PUNCHES | |
RU2007124037A (en) | METHOD AND DEVICE FOR PUNCHING | |
CN201934086U (en) | Compound perforating device carried with supporting agent | |
RU2277167C1 (en) | Rock drill charge covering and rock drill charge | |
RU2432452C2 (en) | Cumulative charge of perforator | |
RU2659446C1 (en) | Method for forming fissure cavity of any configuration in rock mass with use of parallely converged shear and blast-hole charges | |
Han et al. | Study on the influence of contact surface curvature on water jet impingement flow field and initial damage of coal seam | |
RU2546206C1 (en) | Method of well completion |