RU2559963C2 - Method of well perforation by double hypercumulative charges - Google Patents
Method of well perforation by double hypercumulative charges Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559963C2 RU2559963C2 RU2013144185/03A RU2013144185A RU2559963C2 RU 2559963 C2 RU2559963 C2 RU 2559963C2 RU 2013144185/03 A RU2013144185/03 A RU 2013144185/03A RU 2013144185 A RU2013144185 A RU 2013144185A RU 2559963 C2 RU2559963 C2 RU 2559963C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cumulative
- charge
- jet
- degrees
- charges
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится нефте- и газодобывающей промышленности, в частности к способам вскрытия продуктивных пластов в нефтяных скважинах, и может быть использовано, например, в кумулятивных перфораторах, в кумулятивных торпедах осевого действия, для разрушения различных прочных преград.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to methods for opening productive formations in oil wells, and can be used, for example, in cumulative perforators, in cumulative torpedoes of axial action, for the destruction of various durable obstacles.
Известен способ пробития преграды боеприпасом, включающем два последовательно расположенных соосных кумулятивных заряда с металлическими облицовками, заключающийся в размещении зарядов вблизи преграды, подрыве зарядов и формировании из облицовок двух кумулятивных струй струи в направлении к преграде. Этот способ пробития преград широко представлен в технической литературе [Средства поражения и боеприпасы: Учебник/А.В. Бабкин, В.А. Велданов, Е.Ф. Грязнов и др. Под общ. ред. В.В. Селиванова - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 984 с., с.443-448, с.466-471; S. Yarikrishnan, К.P.S. Murthy. Inconsistent performance of a tandem-shaped charge warhead//Defence Science Journal, Vol.60, N 2, 2010, p.164-168].A known method of breaking through an obstacle with ammunition, including two sequentially located coaxial cumulative charges with metal cladding, which consists in placing charges near the obstacle, undermining the charges and forming from the cladding two cumulative jets of the jet towards the obstacle. This method of breaking through barriers is widely represented in the technical literature [Means of destruction and ammunition: Textbook / A.V. Babkin, V.A. Veldanov, E.F. Gryaznov and others. Under the general. ed. V.V. Selivanov - M.: Publishing House of MSTU. N.E. Bauman, 2008 .-- 984 p., P. 434-448, p. 466-471; S. Yarikrishnan, K.P.S. Murthy. Inconsistent performance of a tandem-shaped charge warhead // Defense Science Journal, Vol.60,
В этом способе первый срабатывающий кумулятивный заряд в боеприпасе предназначен для взведения динамической защиты (реактивной брони ERA) и не предназначен для увеличения (суммирования) бронепробития от каждого из кумулятивных зарядов.In this method, the first triggered cumulative charge in the ammunition is intended for arming dynamic protection (reactive armor ERA) and is not intended to increase (add up) armor penetration from each of the cumulative charges.
Известен способ увеличения эффективности перфорации скважин, при котором размещают в герметичном корпусе осесимметричный заряд взрывчатого вещества с не менее чем двумя соосными коническими выемками, расположенными последовательно с противоположной стороны устройства инициирования (электродетонатор, капсюль детонатор и т.п.), и большими основаниями, ориентированными в сторону преграды, облицованными тонкими металлическими полыми оболочками, причем в зарядах и оболочках, расположенных ближе к преграде, выполняется канал, расположенный по оси симметрии заряда, для пропуска кумулятивной струи, сформированной в первом заряде, расположенном ближе к инициатору, производят инициирование заряда, в последовательном сжатии и метании материала металлических оболочек на ось симметрии заряда продуктами детонации взрывчатого вещества под углом менее 180 градусов и в направлении от инициатора к преграде с формированием кумулятивных струй из материала оболочек и последовательного пробития преграды кумулятивными струями [Патент США №2984307, кл. 175-2].There is a method of increasing the efficiency of well punching, in which an axisymmetric explosive charge is placed in a sealed enclosure with at least two coaxial conical recesses located in series on the opposite side of the initiation device (electric detonator, detonator capsule, etc.) and with large bases oriented in the direction of the barrier, lined with thin metal hollow shells, and in the charges and shells located closer to the barrier, the channel is located, located along the axis of symmetry of the charge, in order to pass the cumulative jet formed in the first charge, located closer to the initiator, the charge is initiated by sequentially compressing and throwing the material of the metal shells on the axis of symmetry of the charge with detonation products of the explosive at an angle of less than 180 degrees and in the direction from initiator to the barrier with the formation of cumulative jets from the material of the shells and the successive penetration of the barrier by cumulative jets [US Patent No. 2984307, cl. 175-2].
Также известен способ перфорации скважин сдвоенными кумулятивными зарядами, при котором соосно размещают в герметичном корпусе два кумулятивных заряда, производят инициирование первого ближайшего к преграде осесимметричного заряда взрывчатого вещества с конической выемкой, облицованной тонкой металлической полой оболочкой с противоположной стороны инициатора и большим основанием, ориентированными в сторону преграды, в последовательном сжатии и метании материала металлической оболочки на ось симметрии заряда продуктами детонации взрывчатого вещества под углом менее 180 градусов и в направлении от инициатора к преграде с формированием кумулятивной струи из материала оболочки и пробития преграды кумулятивной струей через время задержки, равное не менее времени формирования первой кумулятивной струи, производят инициирование второго осесимметричного заряда взрывчатого вещества с конической выемкой, облицованной тонкой металлической полой оболочкой с противоположной стороны инициатора и большим основанием, ориентированными в сторону преграды, в последовательном сжатии и метании материала металлической оболочки на ось симметрии заряда продуктами детонации взрывчатого вещества под углом менее 180 градусов и в направлении от инициатора к преграде с формированием кумулятивной струи из материала оболочки и углубления кратера, пробитого первой кумулятивной струей [Патент США №3358780, кл. 175-4.5].There is also known a method of perforating wells with dual cumulative charges, in which two cumulative charges are coaxially placed in a sealed enclosure, initiating the first axisymmetric explosive charge closest to the barrier with a conical recess lined with a thin metal hollow shell on the opposite side of the initiator and a large base oriented to the side obstacles in the sequential compression and throwing of the material of the metal shell on the axis of symmetry of the charge by detonation products explosive at an angle of less than 180 degrees and in the direction from the initiator to the barrier with the formation of a cumulative jet of shell material and penetration of the barrier by a cumulative jet through a delay time equal to at least the time of formation of the first cumulative jet, the second axisymmetric explosive charge is initiated with a conical recess, lined with a thin metal hollow shell on the opposite side of the initiator and a large base, oriented towards the barrier, in the follower compression and throwing of the material of the metal shell on the axis of symmetry of the charge by the detonation products of the explosive at an angle of less than 180 degrees and in the direction from the initiator to the barrier with the formation of a cumulative jet of shell material and a crater cavity pierced by the first cumulative jet [US Patent No. 3358780, cl. 175-4.5].
В качестве кумулятивных зарядов согласно патенту [Патент США №2984307, кл. 175-2] предполагалось использование зарядов с коническими двухслойными оболочками, внутренний тонкий слой которых используется для формирования кумулятивной струи, а из внешнего слоя формируется пест, разрушаемый в процессе взрыва (см., например, [Патент США №3255659, кл. 86-20]) для предотвращения закупоривания перфорированного отверстия.As cumulative charges according to the patent [US Patent No. 2984307, cl. 175-2], it was proposed to use charges with conical two-layer shells, the inner thin layer of which is used to form a cumulative jet, and a pest that is destroyed during the explosion is formed from the outer layer (see, for example, [US Patent No. 3255659, CL 86-20 ]) to prevent clogging of the perforated hole.
Достоинством способа является повышенная эффективность перфорации скважины по сравнению с одиночным перфоратором того же диаметра, т.к. в сдвоенных кумулятивных перфораторах второй кумулятивный заряд имеет более большое фокусное расстояние за счет глубины кратера, пробитого первой кумулятивной струей.The advantage of this method is the increased efficiency of perforation of the well compared to a single perforator of the same diameter, because in dual cumulative perforators, the second cumulative charge has a larger focal length due to the depth of the crater pierced by the first cumulative stream.
Недостатками способа являются не достаточная эффективность перфорации скважины, обусловленная отсутствием эффекта суммирования глубины пробития преграды каждым зарядом в перфораторе по отдельности, малым диаметром перфорированного отверстия, обусловленного малой массой формируемой кумулятивной струи (масса струи составляет не более 10-15% массы облицовки) и малой максимальной скоростью кумулятивной струи, ее максимальная скорость не превышает 8-10 км/с, малой глубиной пробитого кратера, обусловленного малой длиной кумулятивной струи из-из невысокого градиента скорости вдоль струи.The disadvantages of the method are the insufficient efficiency of well perforation due to the absence of the effect of summing the depth of penetration of the barrier by each charge in the perforator individually, the small diameter of the perforated hole due to the small mass of the shaped-up jet formed (the mass of the stream is not more than 10-15% of the mass of the liner) and the small maximum the speed of the cumulative jet, its maximum speed does not exceed 8-10 km / s, the shallow depth of the pierced crater, due to the short length of the cumulative jet and h-from a low velocity gradient along the jet.
Кроме того, известен способ формирования высокоскоростных кумулятивных струй для перфорации скважин с глубокими незапестованными каналами и с большим диаметром [Патент 2412338 Российская Федерация, МПК E 43/117, F42B 1/02. Способ и устройство (варианты) формирования высокоскоростных кумулятивных струй для перфорации скважин с глубокими незапестованными каналами и с большим диаметром [Текст]/Минин В.Ф., Минин И.В., Минин О.В.; заявл. 07.12.2009; опубл. 20.02.2011, Бюл. №5. - 46 с.], выбранный прототипом предлагаемого изобретения и заключающийся в инициировании расположенного в корпусе заряда взрывчатого вещества цилиндрический, конический или иной формы, с расположенном в торце заряда с противоположной стороны инициирования заряда выемкой, облицованной металлом или иным инертным материалом, метание, ускорение и сжатие материала кумулятивной облицовки продуктами детонации взрывчатого вещества, его соударения на оси симметрии заряда и формирования кумулятивной струи, при этом в процессе метания и сжатия кумулятивной облицовки дополнительно воздействуют на кумулятивную облицовку за счет принудительного взаимодействия кумулятивной облицовки с одним или несколькими дополнительными телами, их соударения и скольжения частей материала кумулятивной облицовки относительно дополнительного тела с одновременным разворотом частей материала кумулятивной облицовки на угол схождения на ось симметрии заряда более 180 градусов и не превышающей 360 градусов, соударения частей материала кумулятивной облицовки на оси симметрии заряда под углом более 180 градусов и не превышающим 360 градусов с формированием кумулятивной струи;In addition, there is a method of forming high-speed cumulative jets for perforating wells with deep non-galling channels and with a large diameter [Patent 2412338 Russian Federation, IPC E 43/117, F42B 1/02. Method and device (options) for the formation of high-speed cumulative jets for perforation of wells with deep non-repaired channels and with a large diameter [Text] / Minin V.F., Minin I.V., Minin O.V .; declared 12/07/2009; publ. 02/20/2011, Bull. No. 5. - 46 p.], Selected by the prototype of the present invention and consisting in initiating a cylindrical, conical or other shape located in the charge of an explosive, with a recess lined with metal or other inert material located on the end of the charge, throwing, accelerating and compression of the material of the cumulative lining with detonation products of the explosive, its collision on the axis of symmetry of the charge and the formation of the cumulative jet, while in the process of throwing and compression to the cumulative lining additionally affect the cumulative lining due to the forced interaction of the cumulative lining with one or more additional bodies, their collision and sliding of the parts of the material of the cumulative lining relative to the additional body with the simultaneous rotation of the parts of the material of the cumulative lining at an angle of convergence to the axis of symmetry of the charge of more than 180 degrees and not exceeding 360 degrees, collisions of parts of the material of the cumulative lining on the axis of symmetry of the charge at an angle of more 180 degrees and not exceeding 360 degrees with the formation of a cumulative jet;
кроме того, в качестве материала кумулятивной облицовки используют металл или сплавы металлов со сформированной преимущественно одинаковой кристаллографической направленностью кристаллов столбчатой структуры, расположенных по нормали к образующей поверхности кумулятивной облицовки, при этом преимущественно выбирают кристаллографическую направленность кристаллов, обладающих максимальной пластичностью;in addition, metal or metal alloys with a predominantly identical crystallographic directivity of columnar structure crystals located normal to the generatrix surface of the cumulative cladding are used as the material of the cumulative lining, while the crystallographic directivity of crystals having the maximum ductility is mainly chosen;
кроме того, дополнительное тело изготавливают из инертного материала с плотностью не менее плотности материала кумулятивной облицовки и размещают симметрично относительно оси симметрии кумулятивного заряда на вершине кумулятивной облицовки с усеченной формой поверхности со стороны ее меньшего или равного основания, расположенного со стороны инициирования заряда, ускоряют продуктами детонации взрывчатого вещества, воздействуют на материал кумулятивной облицовки в процессе ее сжатия и метания с увеличением ее осевой составляющей скорости метания в направлении движения формируемой кумулятивной струи;in addition, the additional body is made of an inert material with a density not less than the density of the material of the cumulative lining and placed symmetrically relative to the axis of symmetry of the cumulative charge on top of the cumulative lining with a truncated surface shape from the side of its smaller or equal base, located on the side of the charge initiation, accelerated by detonation products explosive, affect the material of the cumulative lining in the process of compression and throwing with an increase in its axial component with orosti throwing in the direction of movement formed by a cumulative jet;
так же дополнительное тело изготавливают из двух или более чередующихся частей, одна часть из материала с плотностью не менее плотности материала кумулятивной облицовки и размещенная на вершине кумулятивной облицовки, а другая часть - из материала с плотностью материала, меньшей плотности материала первой части дополнительного тела, и сопряженная с внешним диаметром первого дополнительного тела, при этом части дополнительного тела выполняют разделенными на разгонный промежуток по оси симметрии заряда, достаточный для ускорения дополнительного тела с меньшей плотностью до максимальной скорости метания, без формирования кумулятивной струи;the additional body is also made of two or more alternating parts, one part of a material with a density not less than the density of the material of the cumulative lining and placed on top of the cumulative lining, and the other part of the material with a density of material less than the density of the material of the first part of the additional body, and conjugated to the outer diameter of the first additional body, while the parts of the additional body are divided into an accelerating gap along the axis of symmetry of the charge, sufficient to accelerate the additional itelnogo body having a lower density to the high throwing speed, without forming a cumulative jet;
кроме того, дополнительное сплошное или полое тело изготавливают из материала с плотностью не менее плотности материала кумулятивной облицовки с усеченной формой поверхности, выполняют с внешней осесимметричной конической или иной формой поверхности, с уменьшением его диаметра в направлении от вершины к основанию кумулятивной облицовки и размещают внутри кумулятивной облицовки по ее оси симметрии, сопрягая его с вершиной кумулятивной облицовки основанием с большим диаметром дополнительного тела, взаимодействует с метаемой кумулятивной облицовкой и в процессе ее скольжения по внешней поверхности дополнительного тела, преобразуют радиальную составляющую скорости сжатия кумулятивной облицовки в ее осевую составляющую скорости метания в направлении движения формируемой кумулятивной струи;in addition, an additional solid or hollow body is made of a material with a density not less than the density of the material of the cumulative cladding with a truncated surface shape, performed with an external axisymmetric conical or other surface shape, with a decrease in its diameter in the direction from the top to the base of the cumulative cladding and placed inside the cumulative facing along its axis of symmetry, matching it with the top of the cumulative facing with a base with a large diameter of the additional body, interacts with the throwable cumulative by an explicit facing and in the process of its sliding on the outer surface of the additional body, the radial component of the compression velocity of the cumulative lining is converted into its axial component of the throwing velocity in the direction of movement of the formed cumulative jet;
кроме того, дополнительное тело или несколько дополнительных тел выполняют в форме осесимметричной оболочки или системы осесимметричных оболочек, разделенных на разгонные промежутки, достаточные для их ускорения и достижения максимальной скорости метания, при этом дополнительное тело или несколько дополнительных тел размещают соосно с кумулятивной облицовкой на расстоянии от ее внешней поверхности, достаточным для ускорения до максимальной скорости сжатия и метания материала кумулятивной облицовки, при этом дополнительное тело или несколько дополнительных тел изготавливают из инертного материала с плотностью не более плотности материала кумулятивной облицовки, причем плотность материала дополнительных тел уменьшается с увеличением расстояния от внешней поверхности кумулятивной облицовки;in addition, the additional body or several additional bodies are in the form of an axisymmetric shell or a system of axisymmetric shells, divided into accelerating gaps sufficient to accelerate them and achieve maximum throwing speed, while the additional body or several additional bodies are placed coaxially with the cumulative lining at a distance from its external surface, sufficient to accelerate to a maximum compression rate and throwing material cumulative lining, while the additional body or several auxiliary bodies are made of an inert material with a density of not more than the cumulative density cladding material, wherein the additional body material density decreases with increasing distance from the outer surface cumulative cladding;
кроме того, дополнительное тело изготавливают из материала с плотностью материала не менее плотности материала кумулятивной облицовки, со сквозным отверстием и с внутренним диаметром не менее внешнего диаметра кумулятивной облицовки, с внутренней конической или иной формой поверхности выполняют с уменьшением его внутреннего диаметра в направлении движения формируемой кумулятивной струи и размещают соосно и параллельно основанию кумулятивной облицовки, взаимодействует с метаемой кумулятивной облицовкой и в процессе ее скольжения по внутренней поверхности полого дополнительного тела, преобразуют осевую составляющую скорости метания кумулятивной облицовки в ее радиальную составляющую скорости сжатия;in addition, an additional body is made of a material with a material density of at least the density of the material of the cumulative lining, with a through hole and with an inner diameter of at least the external diameter of the cumulative lining, with an internal conical or other shape of the surface is performed with a decrease in its internal diameter in the direction of movement of the formed cumulative jets and placed coaxially and parallel to the base of the cumulative lining, interacts with the missile cumulative lining and in the process of its sliding about the inner surface of the hollow additional body, transform the axial component of the throwing speed of the cumulative lining into its radial component of the compression speed;
кроме того, одновременно изменяют и преобразуют направление движения и форму фронта волны детонации в заряде взрывчатого вещества, сформированной инициатором, например в кольцевую детонационную волну, сходящуюся на ось симметрии заряда, или в детонационную волну с плоским волновым фронтом, распространяющуюся вдоль оси симметрии заряда с фронтом, перпендикулярным оси симметрии заряда.in addition, the direction of motion and the shape of the front of the detonation wave in the explosive charge generated by the initiator, for example, into a ring detonation wave converging on the axis of charge symmetry, or into a detonation wave with a plane wave front propagating along the axis of symmetry of the charge with the front, are simultaneously changed and transformed. perpendicular to the axis of symmetry of the charge.
Достоинством способа является то, что масса кумулятивной струи достигает не менее 80% от массы кумулятивной облицовки и, как следствие, достигаются большие диаметры кумулятивной струи и отверстия в перфорированной скважине, при этом диаметр песта (низкоскоростной части кумулятивной струи, не участвующей в процессе перфорации) составляет менее диаметра струи или полностью отсутствует, что исключает закупоривание перфорированного отверстия, более высокая максимальная скорость кумулятивной струи и более высокий градиент скорости струи позволяет увеличить глубину перфорации преграды в 1.2-1.5 раз.The advantage of the method is that the mass of the cumulative stream reaches at least 80% of the mass of the cumulative lining and, as a result, large diameters of the cumulative stream and the holes in the perforated well are achieved, while the diameter of the pestle (low-speed part of the cumulative stream that is not involved in the perforation process) is less than the diameter of the jet or completely absent, which eliminates clogging of the perforated hole, a higher maximum velocity of the cumulative jet and a higher gradient of the jet velocity n Allows you to increase the depth of perforation of the barrier in 1.2-1.5 times.
Недостатками способа является недостаточная эффективность перфорации скважины.The disadvantages of the method is the lack of efficiency of perforation of the well.
Задачей предлагаемого изобретения является достижение технического результата - дальнейшее повышение эффективности вторичного вскрытия продуктивных пластов за счет использования сдвоенных гиперкумулятивных зарядов и пробития более глубоких каналов с большим диаметром в перфорируемой скважине. Использование сдвоенных гиперкумулятивных зарядов в перфораторах позволит гарантированно образовать в пласте сетки трещин и обеспечить гидродинамическую связь скважины с продуктивным пластом при больших зонах загрязнения прискважинной зоны пласта.The objective of the invention is to achieve a technical result - a further increase in the efficiency of the secondary opening of reservoirs through the use of dual hyper-cumulative charges and penetration of deeper channels with a large diameter in the perforated well. The use of dual hyper-cumulative charges in perforators will ensure guaranteed formation of fracture networks in the formation and provide hydrodynamic connection between the well and the productive formation at large contamination zones of the borehole formation zone.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе перфорации скважины сдвоенными кумулятивными зарядами, заключающемся в том, что соосно располагают в общем герметичном корпусе два разнесенных в пространстве между собой кумулятивных заряда, производят инициирование зарядов взрывчатого вещества с выемками с торца заряда, расположенного с противоположной стороны расположения выемки в заряде, облицовку выемки металлическими оболочками, при этом первым инициируется заряд, установленный дальше или ближе к преграде, и с задержкой по времени, изменяющейся в интервале от 0 до времени, равного не менее времени формирования первой кумулятивной струи, в инициировании второго кумулятивного заряда и формированием двух кумулятивных струй, двигающихся соосно одна за другой, осуществляющих последовательное пробитие преграды, при этом в процессе метания и сжатия кумулятивной оболочки дополнительно воздействуют на кумулятивную оболочку за счет принудительного взаимодействия кумулятивной оболочки с одним или несколькими дополнительными телами, их соударения и скольжения частей материала кумулятивной оболочки относительно дополнительного тела с одновременным разворотом частей материала кумулятивной оболочки на угол схождения на ось симметрии заряда более 180 градусов и не превышающий 360 градусов, соударения частей материала кумулятивной оболочки на оси симметрии заряда под углом более 180 градусов и не превышающим 360 градусов, согласно изобретению первый сынициированный заряд формирует кумулятивную струю с максимальными градиентом скорости и скорости головной части кумулятивной струи, обеспечивающую кратер с формой, близкой к цилиндрической, и диаметром кратера в преграде более максимального диаметра второй сформированной кумулятивной струи, второй сынициированный заряд формирует кумулятивную струю с максимальной скоростью головной части не более минимальной скорости конца первой кумулятивной струи и величиной минимальной скорости не менее критической скорости для данного материалов струи и преграды.This goal is achieved by the fact that in the known method of perforating a well with double cumulative charges, which consists in the fact that two cumulative charges spaced apart from each other are coaxially placed in a common sealed housing, explosive charges are initiated with recesses from the end of the charge located on the opposite side the location of the recess in the charge, the lining of the recess with metal shells, the first to initiate a charge installed farther or closer to the barrier, and with a delay in time, varying from 0 to a time equal to at least the time of formation of the first cumulative jet, in the initiation of the second cumulative charge and the formation of two cumulative jets moving coaxially one after another, sequentially breaking through the barrier, while throwing and compressing the cumulative the shells additionally act on the cumulative shell due to the forced interaction of the cumulative shell with one or more additional bodies, their collisions and slip I parts of the material of the cumulative shell relative to the additional body with a simultaneous rotation of the parts of the material of the cumulative shell at an angle of convergence on the axis of symmetry of the charge of more than 180 degrees and not exceeding 360 degrees, impact of parts of the material of the cumulative shell on the axis of symmetry of the charge at an angle of more than 180 degrees and not exceeding 360 degrees , according to the invention, the first charged charge forms a cumulative jet with a maximum gradient of velocity and velocity of the head of the cumulative jet, providing a crater with a shape close to a cylindrical one and a crater diameter greater than the maximum diameter of the second cumulative jet formed in the barrier, the second charged charge forms a cumulative jet with a maximum head velocity of not more than the minimum end velocity of the first cumulative jet and a minimum speed of at least a critical speed for given jet materials and obstructions.
Такая совокупность признаков неизвестна в литературе для решения поставленной задачи.Such a set of features is unknown in the literature to solve the problem.
При вскрытии продуктивных пластов в нефтяных и газовых скважинах существует проблема увеличение диаметра и глубины перфорационного канала для увеличения эффективности вторичного вскрытия пластов.When opening productive formations in oil and gas wells, there is a problem of increasing the diameter and depth of the perforation channel to increase the efficiency of the secondary opening of formations.
Известно, что глубина перфорационного отверстия в преграде при скоростях взаимодействия кумулятивной струи, превышающих критическую скорость, определяется соотношением [Вицени Е.М. Кумулятивные перфораторы, применяемые в нефтяных и газовых скважинах. М.: Недра, 1971, 144 с., с.20-24]:It is known that the depth of the perforation hole in the barrier at cumulative jet interaction speeds exceeding the critical velocity is determined by the ratio [Vitseni EM Cumulative perforators used in oil and gas wells. M .: Nedra, 1971, 144 p., Pp. 20-24]:
где L - глубина перфорационного отверстия в преграде, l - длина кумулятивной струи, ρc - плотность материала кумулятивной струи, ρnp - плотность материала преграды.where L is the depth of the perforation hole in the barrier, l is the length of the cumulative jet, ρ c is the density of the material of the cumulative jet, ρ np is the density of the barrier material.
Длина кумулятивной струи пропорциональна ее градиенту скорости вдоль струи, диаметру струи и ограничивается пластическими возможностями материала, из которого она формируется [Вицени Е.М. Кумулятивные перфораторы, применяемые в нефтяных и газовых скважинах. М.: Недра, 1971, 144 с.].The length of the cumulative jet is proportional to its velocity gradient along the jet, to the diameter of the jet and is limited by the plastic possibilities of the material from which it is formed [Vitseni EM Cumulative perforators used in oil and gas wells. M .: Nedra, 1971, 144 p.].
В тоже время известно, что существует некая критическая скорость кумулятивной струи, менее которой струя не будет пробивать преграду. Эта скорость зависит от соотношения плотностей струи и преграды, их прочности и т.д. Например, для стальной кумулятивной струи, пробивающей стальную преграду, критическая скорость должна быть не менее 2.1-2.2 км/с.At the same time, it is known that there is a certain critical velocity of the cumulative jet, less than which the jet will not break through the obstacle. This speed depends on the ratio of the density of the jet and the barrier, their strength, etc. For example, for a steel cumulative jet breaking through a steel barrier, the critical speed should be at least 2.1-2.2 km / s.
Максимальная скорость конденсированной кумулятивной струи, которая может быть достигнута в «классических» кумулятивных зарядах с углами соударения материала облицовки на оси симметрии заряда при формировании кумулятивной струи менее 180 градусов, составляет [Физика взрыва/Под ред. Л.П. Орленко. М.: Физматлит, т.2, 2002, 656 с., с.200]:The maximum speed of a condensed cumulative jet, which can be achieved in "classical" cumulative charges with collision angles of the cladding material on the axis of symmetry of the charge when the cumulative jet is formed less than 180 degrees, is [Explosion Physics / Ed. L.P. Orlenko. M .: Fizmatlit, t.2, 2002, 656 p., P.200]:
где co скорость звука в материале кумулятивной облицовки. where c o is the speed of sound in the material of the cumulative lining.
Так же хорошо известно, что скорость кумулятивной струи возрастает с уменьшением угла раствора кумулятивной облицовки, при соответствующем уменьшении массы струи и возрастании массы песта. Масса сформированной кумулятивной струи в классических зарядах составляет 10-15% от массы облицовки, из которой она сформирована. Большие размеры песта приводят к закупориванию перфорируемого отверстия и нарушению гидродинамической связи скважины с продуктивным пластом. It is also well known that the speed of a cumulative jet increases with decreasing angle of the solution of the cumulative lining, with a corresponding decrease in the mass of the jet and an increase in the mass of the pestle. The mass of the formed cumulative jet in classical charges is 10-15% of the mass of the lining from which it is formed. The large sizes of the pestle lead to clogging of the perforated hole and disruption of the hydrodynamic connection of the well with the reservoir.
При этом диаметр перфорационного отверстия в преграде может быть оценен из соотношения [Вицени Е.М. Кумулятивные перфораторы, применяемые в нефтяных и газовых скважинах. М.: Недра, 1971, 144 с., с.20-24]:The diameter of the perforation hole in the barrier can be estimated from the ratio [Vitseni EM Cumulative perforators used in oil and gas wells. M .: Nedra, 1971, 144 p., Pp. 20-24]:
где dвх - диаметр входного отверстия в преграде, dc - диаметр кумулятивной струи, Vc - скорость кумулятивной струи, H - прочностная характеристика преграды.where d in is the diameter of the inlet in the barrier, d c is the diameter of the cumulative jet, V c is the velocity of the cumulative jet, H is the strength characteristic of the barrier.
Таким образом, диаметр перфорируемого отверстия в преграде пропорционален диаметру (массе) и скорости формируемой кумулятивной струи, а глубина перфорационного отверстия пропорциональна длине кумулятивной струи и объем перфорационного кратера пропорционален энергии кумулятивной струи (диаметру и скорости) и обратно пропорционален характеристике прочности материала преграды.Thus, the diameter of the perforated hole in the obstruction is proportional to the diameter (mass) and velocity of the shaped-charge jet being formed, and the depth of the perforated hole is proportional to the length of the cumulative jet and the volume of the perforation crater is proportional to the energy of the cumulative jet (diameter and speed) and inversely proportional to the strength characteristic of the barrier material.
Так как максимальная скорость формируемой кумулятивной струи, при углах схождения материала облицовки менее 180° ограничена в соответствии с выражением (2) и она составляет величину порядка скорости детонации взрывчатого вещества, а минимальная - величиной критической скорости, то длина формируемой кумулятивной струи в кумулятивном заряде на заданном фокусном расстоянии ограничена, что приводит к уменьшению суммарной длины струи в сдвоенных зарядах и невысокой эффективности пробития преграды.Since the maximum velocity of the formed cumulative jet, when the convergence angles of the cladding material is less than 180 °, is limited in accordance with expression (2) and it is of the order of the detonation velocity of the explosive, and the minimum is the critical velocity, the length of the formed cumulative jet in the cumulative charge on the specified focal length is limited, which leads to a decrease in the total length of the jet in twin charges and the low efficiency of breaking through the obstacle.
Кроме того, как показали физические и вычислительные эксперименты, геометрические параметры первичного кратера, пробитого первой сформированной кумулятивной струей, и параметры второй сформированной кумулятивной струи могут приводить к тому, что длина второй струи расходуется на уже пробитый предварительный кратер и эффекта суммирования глубины кратера не возникает.In addition, as shown by physical and computational experiments, the geometric parameters of the primary crater pierced by the first formed cumulative jet and the parameters of the second shaped cumulative jet can lead to the fact that the length of the second jet is spent on the already punched preliminary crater and the effect of summing the depth of the crater does not occur.
В гиперкумулятивных зарядах [Патент РФ №2412338] могут формироваться кумулятивные струи с максимальными скоростями значительно выше, чем в «классических» кумулятивных зарядах, для которых справедливо ограничение максимальной скорости по выражению (2), и массой, достигающей 80% массы облицовки. Максимальные скорости струи могут превышать 20-25 км/с, при минимальной скорости 6-9 км/с с плотностью материала струи порядка плотности материала облицовки, из которой она сформирована. В соответствии с выражением (3) такие кумулятивные струи могут обеспечивать большие диаметр и глубину перфорационного отверстия в преграде. Cumulative jets with maximum speeds can be formed in hyper-cumulative charges [RF Patent No. 2412338], which are much higher than in “classical” cumulative charges, for which the maximum speed is limited by expression (2), and the mass reaches 80% of the lining mass. The maximum speed of the jet can exceed 20-25 km / s, with a minimum speed of 6-9 km / s with a density of the material of the jet of the order of the density of the cladding material from which it is formed. In accordance with expression (3), such cumulative jets can provide a large diameter and depth of the perforation hole in the barrier.
Большие масса (диаметр) кумулятивной струи и градиент скорости вдоль ее длины позволяет формировать более длинные кумулятивные струи, что в соответствии с выражением (1) означает достижение более высоких значений глубины пробития преграды. Кроме того, одинаковые максимальные скорости головной части кумулятивной струи в кумулятивном заряде, в котором обеспечивается угол схождения материала облицовки более 180 градусов, обеспечивается для облицовок с большим углом раскрытия, чем в кумулятивном заряде, в котором обеспечивается угол схождения материала облицовки менее 180 градусов. Этим достигаются меньшие продольные размеры перфораторов со сдвоенными гиперкумулятивными зарядами последовательного действия, чем с «классическими» кумулятивными зарядами.The large mass (diameter) of the cumulative jet and the velocity gradient along its length allows the formation of longer cumulative jets, which, in accordance with expression (1), means that higher values of penetration depth are reached. In addition, the same maximum speeds of the head of the cumulative jet in the cumulative charge, in which the convergence angle of the cladding material is more than 180 degrees, is provided for facings with a larger opening angle than in the cumulative charge, in which the convergence angle of the cladding material is less than 180 degrees. This achieves smaller longitudinal dimensions of perforators with dual sequentially acting hypercumulative charges than with "classical" cumulative charges.
Сущность изобретения заключается в том, что соосно располагают в общем герметичном корпусе два разнесенных в пространстве между собой кумулятивных заряда. В инициировании зарядов взрывчатого вещества инициировании зарядов взрывчатого вещества с выемками с торца заряда, расположенного с противоположной стороны расположения выемки в заряде. Облицовки выемок в заряде взрывчатого вещества металлическими оболочками. Инициировании первым заряда, установленного дальше или ближе к преграде, и с задержкой по времени, изменяющейся в интервале от 0 до времени, равного не менее времени формирования первой кумулятивной струи в кумулятивном заряде инициировании второго кумулятивного заряда. При этом в процессе метания и сжатия кумулятивной оболочки продуктами детонации взрывчатого вещества дополнительно воздействуют на кумулятивную оболочку за счет принудительного взаимодействия кумулятивной оболочки с одним или несколькими дополнительными телами, их соударения и скольжения частей материала кумулятивной оболочки относительно дополнительного тела с одновременным разворотом частей материала кумулятивной оболочки на угол схождения на ось симметрии заряда более 180 градусов и соударения частей материала кумулятивной оболочки на оси симметрии заряда под углом более 180 градусов. Формированием в кумулятивных зарядах двух кумулятивных струй, двигающихся одна за другой по оси симметрии заряда и осуществляющих последовательное пробитие преграды. Первый сынициированный заряд формирует кумулятивную струю с максимальными градиентом скорости и скорости головной части струи, обеспечивающую диаметр кратера в преграде не менее максимального диаметра второй сформированной кумулятивной струи. Второй сынициированный заряд формирует кумулятивную струю с максимальной скоростью головной части не более минимальной скорости конца первой кумулятивной струи и величиной минимальной скорости не менее критической скорости для данного материалов струи и преграды.The essence of the invention lies in the fact that two cumulative charges spaced apart from one another are coaxially placed in a common sealed enclosure. In the initiation of explosive charges initiating explosive charges with recesses from the end of the charge located on the opposite side of the location of the recess in the charge. Facing the recesses in the explosive charge with metal shells. The initiation by the first of a charge installed further or closer to the obstacle, and with a time delay varying from 0 to a time equal to at least the time of formation of the first cumulative jet in the cumulative charge, initiating the second cumulative charge. Moreover, in the process of throwing and compressing the cumulative envelope with detonation products of an explosive, they additionally affect the cumulative shell due to the forced interaction of the cumulative shell with one or more additional bodies, their impact and sliding of the parts of the material of the cumulative shell relative to the additional body with a simultaneous rotation of the parts of the material of the cumulative shell on the angle of convergence on the axis of symmetry of the charge is more than 180 degrees and the impact of parts of the material is cumulative olochki charge on the symmetry axis at an angle greater than 180 degrees. Formation of two cumulative jets in cumulative charges, moving one after another along the axis of symmetry of the charge and sequentially breaking through the obstacle. The first charged charge forms a cumulative jet with a maximum gradient of velocity and velocity of the head of the jet, providing a diameter of the crater in the barrier not less than the maximum diameter of the second formed cumulative jet. The second charged charge forms a cumulative jet with a maximum velocity of the head of not more than the minimum velocity of the end of the first cumulative jet and a minimum velocity of not less than the critical speed for a given jet material and obstacle.
На фиг.1 изображен процесс пробития преграды кумулятивными струями, сформированными в перфораторе со сдвоенными гиперкумулятивными зарядами последовательного действия, созданный по донноголовному (а) и головодонному (б) типам; на фиг.2-3 - процесс формирования кумулятивных струй в перфораторе со сдвоенными гиперкумулятивными зарядами последовательного действия.Figure 1 shows the process of breaking through the obstacles with cumulative jets formed in a perforator with dual sequential-action hypercumulative charges, created by the bottom-headed (a) and cephalic (b) types; figure 2-3 - the process of formation of cumulative jets in a perforator with dual hypercumulative charges of sequential action.
Первым срабатывает кумулятивный заряд 1 и формирует высокоскоростную кумулятивную струю 3, затем срабатывает второй кумулятивный заряд 2 и формирует вторую кумулятивную струю 5, которая движется соосно со струей 3 за ней.The first
Высокоскоростная кумулятивная струя большого диаметра 3, сформированная в первом гиперкумулятивном заряде 1 перфоратора, пробивает в преграде отверстие 4 с формой, близкой к цилиндрической, и диаметром d1 более максимального диаметра кумулятивной струи d2 5, формируемой во втором гиперкумулятивном заряде 2, расположенном соосно с первым. Как показали проведенные вычислительные и натурные эксперименты в этом случае вторая струя 5 может проходить через первичный кратер 4 без нарушения своей целостности. При диаметре отверстия d1 в преграде 4 менее максимального диаметра кумулятивной струи d2 5, формируемой во втором гиперкумулятивном заряде 2, происходит пробитие преграды как без отверстия и эффекта увеличения глубины перфорации скважины от двух последовательно расположенных гиперкумулятивных зарядов не возникает. При диаметре отверстия d1 в преграде 4, равного максимальному диаметру кумулятивной струи d2 5, формируемой во втором гиперкумулятивном заряде 2, происходит эффект «намазывания» части материала кумулятивной струи 5 на стенки кратера 4 и эффект увеличения глубины перфорации скважины от двух последовательно расположенных гиперкумулятивных зарядов становится нестабильным.A high-speed cumulative jet of
Максимально возможная скорость в формируемой головной части первой гиперкумулятивной струи 3 V1г необходима для достижения диаметра кратера 4 d1 более максимального диаметра d2 последующей кумулятивной струи 5 и достижения максимальной длины кумулятивной струи при заданном фокусном расстоянии (расстояния от основания кумулятивной облицовки до преграды) гиперкумулятивного заряда в ограниченных условия скважины. Этим достигается максимально возможная глубина пробития преграды. Кроме того, уменьшается время задержки детонации между первым и вторым зарядами и может составлять малую величину или быть просто нулевой. В целом, время срабатывания перфоратора со сдвоенными гиперкумулятивными зарядами практически не увеличивается по сравнению со временем срабатывания перфоратора с одиночным кумулятивным зарядом. Отсутствие песта в таком заряде предотвращает закупоривание перфорированного отверстия и повышает эффективность перфорации скважины второй сформированной кумулятивной струи.The maximum possible speed in the forming head of the first hyper cumulative jet 3 V 1 g is necessary to achieve a crater diameter of 4 d 1 more than the maximum diameter d 2 of the subsequent
С задержкой по времени, изменяющейся в интервале от 0 до времени, равного не менее времени формирования первой кумулятивной струи 3 в гиперкумулятивном заряде 1, инициируется второй гиперкумулятивный заряд 2. Этим достигается выполнение условия не разрушения второй сформированной кумулятивной струей 5 первого гиперкумулятивного заряда 1 и пробития хвостового участка первой кумулятивной струи 3.With a time delay varying from 0 to a time equal to at least the time of formation of the first
Максимальная скорость второй сформированной кумулятивной струи 5 V2г составляет не более минимальной скорости конца первой кумулятивной струи V1к 3 и величиной минимальной скорости V2к не менее величины критической скорости Vкр для данных материалов струи и преграды. Фокусное расстояние для второго гиперкумулятивного заряда 2 увеличивается на величину глубины кратера, пробитого первой струей 3, что позволяет еще сильнее увеличить длину второй струи 5 за счет ее градиента скорости и увеличить эффективность перфорации скважины. Выполнение этих условий позволяет получить максимальную длину кумулятивной струи, совершающей полезную работу по пробитию преграды, увеличить суммарную длину кумулятивной струи от двух зарядов, предотвратить пробитие второй струей первой струи и увеличить эффективность перфорации скважины с глубиной, равной сумме глубин кратеров, пробитых первым и вторым гиперкумулятивными зарядами.The maximum velocity of the second shaped cumulative jet 5 V 2g is not more than the minimum end velocity of the first
В качестве узла задержки инициирования второго гиперкумулятивного заряда относительно первого можно использовать, например, метаемую с торца первого заряда пластины и вызывающей при ударе о торец заряда взрывчатого вещества второго заряда его детонацию при построении перфоратора по донноголовной схеме [Патент США №4004515], когда первым инициируется заряд, находящийся дальше от преграды, или использованием многокомпонентных сред с низкой скоростью звука [Ляхов Г.М. Отражение и преломление ударных волн в многокомпонентных средах и в воде. Известия АН СССР, ОТН механика и машиностроение N5, 1959 г., с.58-63], или с помощью детонирующего шнура различной длины [Патент США №335870, кл. 175-4.5] для головодонной схемы, когда первым инициируется заряд, находящийся ближе к преграде, и т.п.As a delay unit for the initiation of the second hyper-cumulative charge relative to the first, one can use, for example, a plate thrown from the end of the first charge of the plate and causing detonation of the second charge when it hits the end of the charge, when the perforator is constructed according to the bottom-head pattern [US Patent No. 4004515], when the first is initiated charge located further from the obstacle, or using multicomponent media with a low speed of sound [G. Lyakhov Reflection and refraction of shock waves in multicomponent media and in water. Izvestiya AN SSSR, OTN Mechanics and Mechanical Engineering N5, 1959, p. 58-63], or using a detonating cord of various lengths [US Patent No. 335870, cl. 175-4.5] for a holodonic scheme, when a charge closer to an obstacle is initiated first, etc.
Пример осуществления способа. An example implementation of the method.
Для повышения эффективности вторичного вскрытия продуктивных пластов в герметичном корпусе перфоратора соосно располагают два кумулятивных заряда, выполненных в соответствии с рекомендациями патента [Патент РФ №241338]. Первый кумулятивный заряд формирует сверхскоростную кумулятивную струю, создающую в преграде отверстие с диаметром более диаметра второй кумулятивной струи и с формой, близкой к цилиндрической, при этом скорость конца первой кумулятивной струи более максимальной скорости второй кумулятивной струи. А минимальная скорость второй кумулятивной струи более критической для данного материала преграды. Облицовка первого кумулятивного заряда может быть выполнена, например, из алюминия, в облицовка второго кумулятивного заряда может быть выполнена из более тяжелых металлов, например тантала.In order to increase the efficiency of the secondary opening of productive formations, two cumulative charges coaxially arranged in accordance with the recommendations of the patent [RF Patent No. 241338] are coaxially arranged in a sealed perforator case. The first cumulative charge forms an ultrahigh-speed cumulative jet, creating an opening in the barrier with a diameter greater than the diameter of the second cumulative jet and with a shape close to cylindrical, while the speed of the end of the first cumulative jet is greater than the maximum speed of the second cumulative jet. And the minimum speed of the second cumulative jet is more critical for a given obstacle material. The lining of the first cumulative charge can be made, for example, of aluminum, in the lining of the second cumulative charge can be made of heavier metals, for example tantalum.
На фиг.2 показана постановка задачи и последовательный процесс формирования кумулятивной струи в перфораторе со сдвоенными гиперкумулятивными зарядами последовательного действия, функционирование первого кумулятивного заряда. На фиг.2a показана постановка задачи для первого кумулятивного заряда, формирующего высокоскоростную струю. Здесь 6 - заряд взрывчатого вещества, 7 - железная облицовка вспомогательного заряда с медным диском формирователем 8, 9 - алюминиевая цилиндрическая облицовка основного заряда.Figure 2 shows the formulation of the problem and the sequential process of formation of a cumulative jet in a perforator with dual hypercumulative charges of sequential action, the functioning of the first cumulative charge. On figa shows the formulation of the problem for the first cumulative charge forming a high-speed jet. Here 6 is the explosive charge, 7 is the iron lining of the auxiliary charge with a copper disk former 8, 9 is the aluminum cylindrical lining of the main charge.
На фиг.2б показан момент схлопывания облицовки на ось симметрии, перед началом образования кумулятивной струи. Схлопывание элементов основной облицовки происходит на начальный момент времени под углом 180 градусов, что дает максимальные давления для образования кумулятивной струи. На приведенном графике показано распределение давления в момент соударения элементов вещества струй по оси симметрии и по ее радиусу, указанные координатными осями. Это давление сдерживается материалом сложного формирователя, передающего Vz импульс веществу основной облицовки, веществом облицовки, втекающего на ось симметрии и готового образовывать кумулятивную струю.On figb shows the moment of collapse of the lining on the axis of symmetry, before the formation of the cumulative jet. The collapse of the main cladding elements occurs at the initial time at an angle of 180 degrees, which gives maximum pressure for the formation of a cumulative jet. The graph below shows the pressure distribution at the moment of collision of the elements of the substance of the jets along the axis of symmetry and its radius, indicated by the coordinate axes. This pressure is restrained by the material of the complex shaper, which transmits the V z pulse to the material of the main cladding, the cladding material flowing into the axis of symmetry and is ready to form a cumulative stream.
К моменту времени 8.2 мкс после начала детонации заряда образовалась сверхскоростная кумулятивная струя, фиг.2в с максимальной скоростью более 21 км/с и плотностью материала на оси симметрии в голове струи и по ее длине, близкой к нормальной плотности алюминия. Область, ранее занимаемая высоким давлением, вытеснена из потока вещества, втекающего в струю, и образовала пест, через который продолжает передавать энергию вещество сложного формирователя.By the time 8.2 μs after the start of detonation of the charge, an ultrahigh-speed cumulative jet was formed, Fig.2c with a maximum speed of more than 21 km / s and a material density on the axis of symmetry in the jet head and along its length close to the normal density of aluminum. The area previously occupied by high pressure was displaced from the flow of a substance flowing into the stream and formed a pest through which the substance of the complex former continues to transmit energy.
На время 13 мкс (фиг.2 г) практически все вещество кумулятивной облицовки перешло в струю, кроме этой начальной области. Она имеет пониженную Vz скорость и постепенно увеличивает ее за счет более высокой скорости струи. На фиг.2г приведена картина течения в конце рассматриваемого процесса. Скорость конца кумулятивной струи достаточно высока - она более 7 км/с.At a time of 13 μs (Fig. 2 g), practically all the substance of the cumulative lining turned into a jet, except for this initial region. It has a reduced V z speed and gradually increases it due to a higher jet velocity. Figure 2g shows a flow pattern at the end of the process in question. The speed of the end of the cumulative jet is quite high - it is more than 7 km / s.
Таким образом, формируется первая высокоскоростная струя, создающая кратер в мишени большого диаметра с формой, близкой к цилиндрической. Высокий градиент скорости вдоль сформированной кумулятивной струи позволяет растянуть струю в полете и эффективно использовать ее для пробития преграды на малых фокусных расстояниях заряда.Thus, the first high-speed jet is formed, creating a crater in the target of large diameter with a shape close to cylindrical. A high velocity gradient along the formed cumulative jet allows you to stretch the jet in flight and effectively use it to break through the obstacle at small focal lengths of the charge.
В качестве второго кумулятивного заряда рассмотрим заряд, выполненный в соответствии с рекомендациями патента [Патент РФ №2412338] с танталовой основной облицовкой. На фиг.3а приведена постановка задачи. Здесь 6 - заряд взрывчатого вещества, 10 - формирователь из вольфрама, 11 - вспомогательная облицовка из железа, 12 - основная кумулятивная облицовка из тантала. Через 6.2 мкс с момента детонации заряда вспомогательная облицовка из железа получила осевую компонента скорости, равную 2.496 км/с от продуктов детонации заряда BB, и начинает передавать свой импульс основной кумулятивной облицовке из тантала, фиг.3б. На этот момент времени продукты детонации BB еще не полностью передали свой импульс вспомогательной облицовке, о чем свидетельствует повышенная скорость продуктов детонации, на приведенном графике распределения осевой скорости. Скорость продуктов детонации выше, чем скорость материала вспомогательной облицовки. При взаимодействии материалов вспомогательной и основной облицовок материал основной облицовки начинает свое движение. Через 8.2 мкс с момента детонации заряда материал основной облицовки из тантала приобретает осевую компоненту скорости около 1.8 км/с, фиг.3в. На фигуре приведены графики распределения осевой скорости. Детонация заряда закончилась через 7 мкс после его инициирования, а вспомогательная облицовка еще не полностью передала импульс основной кумулятивной облицовке. Через 13.2 мкс с момента детонации заряда началось образование кумулятивной облицовки, выполненной из тантала, фиг.3г. Начальная скорость кумулятивной струи из тантала равна 7.5 км/с. Материал вспомогательной железной облицовки плотно охватывает поверхность сжимающейся основной облицовки из тантала с осевой скоростью от 2 до 1.5 км/с. Спустя 27.2 мкс после детонации заряда продолжает формироваться кумулятивное тело - струя. За счет градиента скорости вдоль кумулятивной струи она удлиняется. В головной части кумулятивной струи произошел откол материала, и скорость головной части струи уменьшилась до величины, равной 6.28 км/с. Диаметр песта из тантала меньше диаметра формируемой кумулятивной струи. Материал вспомогательной облицовки плотно прилегает к поверхности песта и распределяется вдоль пестовой части кумулятивной струи, фиг.3д. Через 48.8 мкс с момента детонации заряда процесс формирования кумулятивной струи заканчивается, материал вспомогательной облицовки собирается вокруг танталового песта и практически не превышает диаметра песта, фиг.3е. Формирователь из вольфрама разрушен материалом песта и его внешний диаметр не превышает максимальный диаметр сформированной кумулятивной струи.As the second cumulative charge, we consider a charge made in accordance with the recommendations of the patent [RF Patent No. 2412338] with a tantalum main lining. Figure 3a shows the formulation of the problem. Here 6 is the explosive charge, 10 is a tungsten former, 11 is an auxiliary cladding of iron, 12 is the main cumulative cladding of tantalum. After 6.2 μs from the moment of detonation of the charge, the auxiliary cladding made of iron received the axial velocity component equal to 2.496 km / s from the products of detonation of charge BB, and begins to transmit its momentum to the main cumulative cladding from tantalum, Fig.3b. At this point in time, the detonation products BB have not yet fully transmitted their momentum to the auxiliary lining, as evidenced by the increased velocity of the detonation products, in the graph of the axial velocity distribution. The speed of the detonation products is higher than the speed of the material of the auxiliary lining. With the interaction of the materials of the auxiliary and main cladding, the material of the main cladding begins to move. After 8.2 μs from the moment of detonation of the charge, the material of the main tantalum lining acquires an axial velocity component of about 1.8 km / s, Fig.3c. The figure shows graphs of the distribution of axial velocity. The detonation of the charge ended 7 μs after its initiation, and the auxiliary lining has not yet fully transmitted the momentum to the main cumulative lining. After 13.2 μs from the moment of detonation of the charge, the formation of a cumulative lining made of tantalum began, Fig. 3d. The initial velocity of the cumulative tantalum jet is 7.5 km / s. The material of the auxiliary iron cladding tightly covers the surface of the contracting main tantalum cladding with an axial speed of 2 to 1.5 km / s. After 27.2 μs after the detonation of the charge, a cumulative body, a jet, continues to form. Due to the velocity gradient along the cumulative jet, it lengthens. In the head part of the cumulative jet, material broke off, and the speed of the head part of the jet decreased to a value of 6.28 km / s. The diameter of the tantalum pestle is less than the diameter of the formed cumulative jet. The material of the auxiliary cladding fits snugly to the surface of the pestle and is distributed along the pestal part of the cumulative stream, Fig. 3d. After 48.8 μs from the moment of detonation of the charge, the process of formation of the cumulative jet ends, the material of the auxiliary lining is collected around the tantalum pestle and practically does not exceed the diameter of the pestle, Fig.3e. The tungsten former is destroyed by the material of the pestle and its external diameter does not exceed the maximum diameter of the formed cumulative jet.
Подобрав параметры первого и второго кумулятивных зарядов, материал и форму кумулятивной облицовки, материал и форму формирователей и т.д., можно получить высокоскоростную массивную кумулятивную струю, состоящую из нескольких материалов с непрерывным плавным градиентом скорости, создающую кратер в преграде большого диаметра и осуществляющую суммирование пробития от каждого кумулятивного заряда. В этом кумулятивном взрыве сформировался тяжелый танталово-железный стержень для перфорации скважины.By selecting the parameters of the first and second cumulative charges, the material and shape of the cumulative lining, the material and shape of the formers, etc., you can get a high-speed massive cumulative stream, consisting of several materials with a continuous smooth gradient of speed, creating a crater in a large-diameter obstacle and performing summation penetration from each cumulative charge. In this cumulative explosion, a heavy tantalum-iron rod was formed to perforate the well.
Таким образом, решается задача дальнейшего повышения эффективности вторичного вскрытия продуктивных пластов за счет использования сдвоенных гиперкумулятивных зарядов и пробития более глубоких каналов с большим диаметром в перфорируемой скважине. Использование сдвоенных гиперкумулятивных зарядов в перфораторах позволит гарантированно образовать в пласте сетки трещины и обеспечить гидродинамическую связь скважины с продуктивным пластом при больших зонах загрязнения прискважинной зоны пласта.Thus, the problem of further increasing the efficiency of the secondary opening of productive formations by using dual hypercumulative charges and penetrating deeper channels with a large diameter in the perforated well is solved. The use of dual hyper-cumulative charges in perforators will allow guaranteed formation of cracks in the formation and provide hydrodynamic connection between the well and the productive formation at large contamination zones of the borehole formation zone.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013144185/03A RU2559963C2 (en) | 2013-10-01 | 2013-10-01 | Method of well perforation by double hypercumulative charges |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013144185/03A RU2559963C2 (en) | 2013-10-01 | 2013-10-01 | Method of well perforation by double hypercumulative charges |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013144185A RU2013144185A (en) | 2015-04-10 |
| RU2559963C2 true RU2559963C2 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53282396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013144185/03A RU2559963C2 (en) | 2013-10-01 | 2013-10-01 | Method of well perforation by double hypercumulative charges |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2559963C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2647547C1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-03-16 | Игорь Михайлович Глазков | Method of opening productive well formation by shaped charges and device for its implementation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2984307A (en) * | 1957-09-27 | 1961-05-16 | Schlumberger Well Surv Corp | Cutting apparatus |
| US3358780A (en) * | 1965-05-24 | 1967-12-19 | Dresser Ind | Cumulative shaped charges |
| RU2138623C1 (en) * | 1999-03-29 | 1999-09-27 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Well completion method |
| RU2287667C2 (en) * | 2004-10-13 | 2006-11-20 | Ильгиз Фатыхович Садыков | Method for well completion (variants) |
| RU2412338C1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-02-20 | Владилен Федорович Минин | Procedure and device (versions) for generation of high-velocity jet streams for perforation of wells with deep unlined channels and of large diametre |
-
2013
- 2013-10-01 RU RU2013144185/03A patent/RU2559963C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2984307A (en) * | 1957-09-27 | 1961-05-16 | Schlumberger Well Surv Corp | Cutting apparatus |
| US3358780A (en) * | 1965-05-24 | 1967-12-19 | Dresser Ind | Cumulative shaped charges |
| RU2138623C1 (en) * | 1999-03-29 | 1999-09-27 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Well completion method |
| RU2287667C2 (en) * | 2004-10-13 | 2006-11-20 | Ильгиз Фатыхович Садыков | Method for well completion (variants) |
| RU2412338C1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-02-20 | Владилен Федорович Минин | Procedure and device (versions) for generation of high-velocity jet streams for perforation of wells with deep unlined channels and of large diametre |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2647547C1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-03-16 | Игорь Михайлович Глазков | Method of opening productive well formation by shaped charges and device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013144185A (en) | 2015-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9335132B1 (en) | Swept hemispherical profile axisymmetric circular linear shaped charge | |
| US10072914B2 (en) | Fragmenting projectile | |
| US7104326B2 (en) | Apparatus and method for severing pipe utilizing a multi-point initiation explosive device | |
| EP1851500B1 (en) | Shaped charge assembly and method of damaging a target | |
| US5792977A (en) | High performance composite shaped charge | |
| RU2412338C1 (en) | Procedure and device (versions) for generation of high-velocity jet streams for perforation of wells with deep unlined channels and of large diametre | |
| US20200173761A1 (en) | Penetrator Projectile for Explosive Device Neutralization | |
| US10731955B2 (en) | Modular gradient-free shaped charge | |
| US5939663A (en) | Method for dispersing a jet from a shaped charge liner via multiple detonators | |
| US3358780A (en) | Cumulative shaped charges | |
| US20130061771A1 (en) | Active waveshaper for deep penetrating oil-field charges | |
| US8091479B1 (en) | Fluid blade disablement tool | |
| CN108731550B (en) | Super energy-gathering linear cutter | |
| RU2542024C1 (en) | Method for obtainment composite cumulative jets in perforator charges | |
| US5320044A (en) | Three radii shaped charge liner | |
| US3176613A (en) | Shaped explosive charge | |
| RU2559963C2 (en) | Method of well perforation by double hypercumulative charges | |
| US5159152A (en) | Pyrotechnic device for producing material jets at very high speeds and multiple perforation installation | |
| RU2391620C1 (en) | Perforator charge | |
| RU2717853C1 (en) | Cumulative perforator charge | |
| RU171736U1 (en) | Case shaped charge | |
| RU2782789C1 (en) | Extended shaped charge | |
| RU2317406C1 (en) | Well bore zone perforation method and shaped-charge device (variants) | |
| RU2546206C1 (en) | Method of well completion | |
| RU2119039C1 (en) | Device for breaking of pipes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181002 |