RU2801998C1 - Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для выполнения комплекса прострелочно-взрывных работ по отсечению предыдущего интервала и вскрытия нескольких новых кластеров для проведения следующей стадии гидроразрыва за одну спуско-подъемную операцию. Техническим результатом является повышение надежности работы системы последовательной перфорации. Заявлено устройство для последовательного инициирования перфорационной системы, содержащее корпус, внутри которого расположены электродетонатор с электрическим проводом, соединяющим с блоком переключателя, соединенного с поршневым узлом. При этом устройство, расположенное в каждой секции перфорационной системы, выполнено из электропроводных деталей: блока узла подключения электродетонатора, блока диода, размещенного перед электродетонаторами с чередованием проводимости диода в каждой из последовательно соединенных секций, блока переключателя, соединенного с поршневым узлом, и электрического провода, соединяющего блок узла подключения электродетонатора с блоком переключателя, с возможностью, в процессе работы устройства, формирования подвижным контактом в блоке переключателя, неразъемно соединенным с электрическим проводом, трех электрических цепей для прохождения разнополярных сигналов постоянного тока. Первая электрическая цепь, транзитная, сформирована с возможностью пропуска первого сигнала постоянного тока определенной полярности через устройства всех секций системы. Вторая электрическая цепь, предохранительная, сформирована с возможностью пропуска первого сигнала постоянного тока той же полярности к диоду, включенному с проводимостью, не пропускающей этот сигнал к электродетонатору. Третья электрическая цепь, исполнительная, сформирована с возможностью пропуска второго сигнала постоянного тока противоположной полярности к диоду, пропускающему второй сигнал к электродетонатору. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для выполнения комплекса прострелочно-взрывных работ по отсечению предыдущего интервала и вскрытия нескольких новых кластеров для проведения следующей стадии гидроразрыва за одну спуско-подъемную операцию.

Кумулятивная перфорация традиционно является самым быстрым, экономически эффективным и надежным способом вторичного вскрытия продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин. С момента начала применения кумулятивного эффекта в нефтегазовой отрасли по настоящее время кумулятивные перфораторы постоянно совершенствовались как с точки зрения увеличения качественных характеристик, так и с точки зрения применения самых современных технологиях заканчивания скважин. Одной из наиболее современных и эффективных технологий заканчивания является технология многостадийного гидроразрыва пласта PlugandPerf (или PumpDownPerforation), суть которой заключается в спуске на геофизическом кабеле в протяженный горизонтальный участок скважины компоновки, состоящей из пакер-пробки и нескольких секций кумулятивного перфоратора. После достижения подземного оборудования требуемой глубины сначала осуществляется установка пакер пробки с целью отсечения интервала с уже сделанным гидроразрывом пласта, а затем осуществляется проведение перфорации одного или нескольких интервалов (так называемых «кластеров») для проведения следующего ГРП. Так как доставка компоновки на геофизическом кабеле осуществляется за счет нагнетания потока жидкости с помощью мощного насосного оборудования, то каждая спуско-подъемная операция достаточно дорога и трудоемка, и, соответственно, одной из основных задач является максимальное сокращение количества спуско-подъемных операций для достижения готовности интервала к ГРП. Именно с этой целью в компоновке необходимо использовать устройства для последовательного инициирования прострелочно-взрывной аппаратуры, устанавливаемые между отдельными элементами прострелочно-взрывной аппаратуры (секциями кумулятивного перфоратора, посадочным инструментом пакер-пробки), позволяющие за одну спуско-подъемную выполнять полный комплекс прострелочно-взрывных работ по отсечению предыдущего интервала и вскрытия нескольких новых кластеров для проведения следующей стадии гидроразрыва.

Известно устройство «Переключателя скважинного кумулятивного перфоратора» по патенту US838753B2 от 04.07.2011 г., опубликовано 03.05.2013 г., МПК E21B43/1185, расположенного в переходнике-корпусе, имеющего верхний, нижний и средний контакты, при этом в начальном положении средний и нижний контакты замкнуты, в то время как верхний и средний контакты разомкнуты между собой; между средним и нижним контактами расположена термопластичная фторопластовая пробка, которая располагается в стальном кожухе, передающем электрический ток между контактами; после срабатывания нижний контакт, пробка и средний контакт перемещаются в сторону верхнего контакта, при этом средний и верхний контакт замыкаются, а нижний и средний контакты размыкаются за счет пластической деформации пробки. Контакт верхний переключателя соединен с электродетонатором через диод, который обеспечивает возможность прохождения импульса постоянного тока определенной полярности на средство инициирования.

Недостатками данного переключателя являются:

- недостаточно надежная система герметизации полости подключаемого средства инициирования (электродетонатора) от сработавшего кумулятивного перфоратора или посадочного инструмента в связи с тем, что корпус переключателя выполнен из электроизоляционного материала типа текстолита, склонным к скалыванию и другим повреждениям, которые могут негативно сказаться при работе с высокими давлениями.

- недостаточно надежная система размыкания нижнего контакта от промежуточного контакта в связи с тем, что поясок стального кожуха при срабатывании секции кумулятивного перфоратора может быть поврежден продуктами детонации и быть перемещен вместе с пробкой, тем самым размыкание нижнего и среднего контактов не произойдет, что приведет к отказу.

- система замыкания верхнего и среднего контактов и условие надежного герметичного разобщения требовательна к давлению продуктов детонации при срабатывании секции кумулятивного перфоратора, т.к. для полного перемещения контакта нижнего, контакта среднего и пробки необходимо выполнение работы по развальцовке нижней части стального кожуха, а для надежной герметизации необходимо выполнение работы для достаточной пластической деформации фторопластовой пробки что, с учетом зависимости величины создаваемого в районе контакта нижнего давления зависит от множества факторов, таких как количество и плотность установки кумулятивных зарядов в секции, свободный объем в полости корпуса кумулятивного перфоратора, и прочее.

Наиболее близким техническим решением является «Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы» по патенту RU 2646927 от 25.05.2017 г., дата публикации 12.03.2018 г., МПКE21B43/1185, содержащее корпус устройства, электродетонатор, шнур детонирующий, электрический провод, устройство передачи детонации, поршень, расположенный в корпусе, выполненном в виде цилиндра со ступенчатым сквозным отверстием; поршень имеет уплотнительную и инициирующую части и зафиксирован в корпусе от перемещения фиксирующей шайбой; поршень изолирован от корпуса втулкой-изолятором и изолирующей шайбой; в механическую цепочку переключения контактов дополнительно включен электронный блок переключения контактов, выполненный в виде электронного ключа, срабатывающего от изменения состояния датчика.

Особенностью данного изделия является возможность обеспечения последовательного срабатывания прострелочно-взрывной аппаратуры на базе широко распространенных на рынке РФ средств инициирования типа взрывных патронов ПВПД-Н или аналогичных. Однако с учетом накопленного опыта, все системы последовательной перфорации на базе средств инициирования, срабатывающих от импульса высокочастотного переменного тока, обладают недостатком в виде чувствительности данного изделия к состоянию геофизического кабеля - износ или локальное повреждение изоляции, приводящие к пробоям, что негативно сказывается на надежности работы узла, особенно, при наличии более 5 устройств в одной сборке. Однако с учетом того, что в нефтегазовой промышленности начинают внедряться безопасные электрические средства инициирования нового поколения, не содержащие инициирующих ВВ в своем составе, не имеющие проводов в конструкции и работающих от импульса постоянного тока, таких как устройство для возбуждения детонации в перфораторах RU 189 731 U1 от 20.02.2019 г., появилась необходимость в разработке надежного устройства последовательного инициирования кумулятивного перфоратора.

Задачей предлагаемого технического решения является создание надежной, работоспособной, простой и технологичной системы последовательного срабатывания секций перфоратора с применением средств инициирования, работающих от постоянного тока.

Задача решена за счет устройства последовательного инициирования перфорационной системы, содержащего корпус, электродетонатор, поршень, электрический провод, электронный блок, при этом, устройство, расположенное в каждой секции перфорационной системы, выполнено из электропроводных деталей: блока узла подключения электродетонатора, блока диода, размещенного перед электродетонаторами с чередованием проводимости диода в каждой из последовательно соединенных секций, блока переключателя, поршневого узла, и электрического провода, с возможностью, в процессе работы устройства, формирования подвижным контактом в блоке переключателя, неразъемно соединенным с электрическим проводом, трех электрических цепей для прохождения разнополярных сигналов постоянного тока; первая электрическая цепь транзитная, сформирована, с возможностью пропуска первого сигнала постоянного тока определенной полярности через устройства всех секций системы; вторая электрическая цепь предохранительная, сформирована с возможностью пропуска первого сигнала постоянного тока той же полярности к диоду включенному с проводимостью, не пропускающий этот сигнал к электродетонатору; третья электрическая цепь исполнительная, сформирована с возможностью пропуска второго сигнала постоянного тока противоположной полярности к диоду, пропускающему второй сигнал к электродетонатору; первая электрическая цепь транзитная, сформирована, из электрического провода расположенного вдоль корпуса, снабженного входной клеммой с одной стороны и вторым концом неразъемно соединенного с подвижным контактом блока переключателя, прижатым разъемно к нижней пружине в электропроводной втулке, соединенной с поршнем и через стержень контактный с электропроводными деталями первой цепи соседней секции; вторая электрическая цепь предохранительная, сформирована из входной клеммы, электрического провода, неразъемно соединенного с подвижным контактом блока переключателя, прижатым к расположенной выше пружине, соединенной с входным контактом диода, с возможностью пропуска первого сигнала постоянного тока определенной полярности к диоду включенного с проводимостью, не пропускающий этот сигнал к электродетонатору; что третья электрическая цепь исполнительная, сформирована из входной клеммы, электрического провода, неразъемно соединенного с подвижным контактом блока переключателя, прижатым к расположенной выше пружине, соединенной через диод с центральным контактом электродетонатора, с возможностью пропуска второго сигнала постоянного тока противоположной полярности к диоду, пропускающему второй сигнал к электродетонатору; внутри блока переключателя подвижной контакт соединен с подвижным поршнем через изолирующую вставку, с возможностью осевого перемещения, от срабатывания электродетонатора предыдущей секции, между пружинами с размыканием транзитной цепи и замыканием цепи предохранения; в нижней секции перфорационной системы подвижной контакт блока переключателя, до размещения в скважине, перемещен в положение замыкания второй цепи предохранения; величина осевого хода подвижного контакта блока переключателя до замыкания с пружиной и подключения второй цепи предохранения составляет величину не более ¾ максимального хода поршня; блок диода расположен в корпусе из изолирующего материала и включает в себя подвижный центральный контакт, соединенный с одним из выводов диода через пружину и цилиндрический контакт; блок диода интегрирован в узел подключения детонатора; электрическое соединение узла подключения электродетонатора и блока диода с узлом переключения выполнено как подвижный контакт, в виде пружины или пружинной клеммы; корпус узла подключения электродетонатора закреплен внутри корпуса устройства с помощью стальной скобы, дополнительно обеспечивающий надежное заземление электродетонатора.

Выполнение некоторых частей устройства, скомпонованного в каждой секции перфорационной системы, из соединяемых электропроводных деталей, при установке блока диода перед электородетонаторами, с чередованием проводимости диода в каждой из последовательно соединенных секций, дает возможность, в процессе работы устройства, формировать подвижным контактом в блоке переключателя, неразъемно соединенным с электрическим проводом, трех электрических цепей для прохождения разнополярных сигналов постоянного тока, что обеспечивает последовательно три функциональных состояния многосекционного перфоратора, режим транзита через все секции подаваемого сигнала постоянного тока определенной полярности, режим предохранителя в одной отдельной секции от сигнала постоянного тока той же полярности, режим срабатывания в одной отдельной секции только от сигнала постоянного тока противоположной полярности.

Формируемые поочередно, в процессе работы устройства, из токопроводящих деталей три электрические цепи в одном устройстве для прохождения разнополярных сигналов постоянного тока, позволяют с помощью блока переключателя разделять цепь подачи сигнала постоянного электрического тока определенной полярности в режиме транзитной передачи импульса на все устройства системы последовательной перфорации, от цепи подачи сигнала противоположной полярности на размещенный в устройстве после блока диода, электродетонатор, на неограничиваемое время перемещения системы в нужное место в скважине, что в значительной степени обеспечивает надежность работы устройства, предотвращает от случайного срабатывания.

Данная компоновка позволяет, с помощью блока переключателя разделять цепь подачи электрического тока в режиме транзитной передачи импульса на все устройства последовательной перфорации от цепи подачи в режиме передачи импульса на размещенный в устройстве электродетонатор, переключение режимов при этом обеспечивают положением поршневого узла.

Выполнение части деталей устройства и компоновка узлов и деталей устройства в секциях, применения электродетонаторов на постоянном токе, защищенных диодом с механическим переключателем электрических контактов, обеспечивающего надежное размыкание электрического контакта от нижележащей секции перфоратора и замыкания электрического контакта на электродетонатор через диод.

Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы изображено на чертежах, где на фиг. 1 изображен продольный разрез устройства до срабатывания, на фиг.2 изображен продольный разрез устройства после срабатывания, на фиг. 3а изображена электрическая схема работы группы устройств в компоновке.и фиг. 3б изображена электрическая схема нижней секции перфоратора с электродетонатором, подключенным напрямую к электрической цепи в состоянии предохранения.

На фиг. 1-2 изображены:

Корпус 1 устройства, гайка 2, поршень 3, уплотнительное кольцо 4, стержень контактный 5, шайба 6, корпус поршня 7, уплотнительное кольцо 8, трубка-изолятор 9, втулка-изолятор 10, втулка контактная 11, пружина 12, винт 13, изолятор 14, пружина 15, корпус блока переключателя 16, контакт 17, провод 18, пружина 19, втулка блока переключателя 20, винт 21, пружина 22, диод 23, крышка 24, шайба-фиксатор 25, контакт диода 26, корпус блока диода 27, пружина 28, пружина 29, контакт центральный 30 ,скоба 31, винт 32, электродетонатор 33, втулка 34, винт 35, клемма 36, корпус узла подключения электродетонатора 37, крышка блока диода 38, линия 39 тока до срабатывания устройства, линия 40 тока после срабатывания устройства.

На фиг. 3а и 3б изображена электрическая схема работы группы устройств для последовательного инициирования системы, где показаны:

Переключатель 41 первого устройства, диод 42 первого устройства, электродетонатор 43 первого устройства, переключатель 44 второго устройства, диод 45 второго устройства, электродетонатор 46 второго устройства, переключатель 47 третьего устройства, диод 48 третьего устройства, электродетонатор 49 третьего устройства, центральная электрическая линия 50, электродетонатор 51, подключенный напрямую к электрической цепи.

Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы выполнено следующим образом.

Для срабатывания электродетонатора от импульса постоянного тока определенной полярности, часть деталей устройства выполнены из токопроводящих деталей. Токопроводящие детали конструктивно скомпонованы с возможностью пропуска необходимых импульсов постоянного тока, проходящего по первичной цепи через все секции перфорационной системы: клемма 36 – провод 18 – контакт 17 – пружина 15 – втулка контактная 11 – винт 13 – пружина 12 – поршень 3 – стержень контактный 5 и импульсов постоянного тока, проходящего по вторичной цепи: клемма 36 – провод 18 – контакт 17 – пружина 19 – втулка блока переключения 20 – винт 21 – пружина 22 – крышка 24 – диод 23 – контакт диода 26 – пружина 28 – контакт центральный 30 – электродетонатор 33, на срабатывание электродетонатора одной определенной секции.

Для формирования цепей токопроводящих деталей между ними размещен механический переключатель из токопроводящего материала.

Для последовательного срабатывания каждой секции в отдельности в нужный момент и предотвращения непроизвольного срабатывания соседних секций или всех сразу, диоды, размещенные перед электродетонаторами, в последовательно соединенных секциях перфоратора, установлены с чередующейся проводимостью в соседних секциях – прямая - обратная – прямая проводимости.

Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы, размещено в каждой секции системы.

Каждое устройство содержит узлы:

- узел подключения детонатора - клемма 36, винт 35, втулка 34, корпус 37 узла подключения детонатора, пружина 29, винт 32, скоба 31.

- блок диода – диод 23, крышка 24, шайба-фиксатор 25, контакт 26 диода, корпус 27 блока диода, пружина 28, контакт 30 диода, крышка 38 блока диода.

- блок переключателя – втулка контактная 11, пружина 12, винт 13, изолятор 14, пружина 15, корпус блока переключателя 16, контакт 17, провод 18, пружина 19, втулка блока переключателя 20, винт 21, пружина 22.

- поршневой узел – стержень контактный 5, поршень 3, гайка 2, шайба 6, корпус поршня 7, уплотнительные кольца 4, уплотнительные кольца 8, трубка-изолятор 9 втулка-изолятор 10.

Корпус 1 устройства выполнен в виде цилиндра с выполненными на обоих концах присоединительными резьбами для соединения с секциями кумулятивного перфоратора. В центральной части корпуса 1 устройства выполнен ступенчатый канал под посадку внутренних частей устройства:

- корпуса поршня 7

- корпуса блока переключателя 16

- корпус узла подключения электродетонатора 37

Внутри корпуса поршня 7 установлена трубка-изолятор 9, поршень 3 с уплотнительными кольцами 4. Поршень 3 имеет торцевое резьбовое отверстие, в которое вкручен стержень контактный 5, между которым и корпусом поршня 7 закреплена шайба 6, выполненная из изолирующего материала. Шайба 6 удерживает поршень 3 от перемещения внутрь корпуса поршня 7 до срабатывания примыкающей секции перфоратора. Корпус поршня 7 зафиксирован гайкой 2, соединенной по резьбе с корпусом 1 устройства.

Отверстие внутри корпуса поршня 7 выполнено ступенчато, с изменением диаметров таким образом, чтобы при перемещении поршня 3 он заглублялся в корпус поршня 7, при этом трубка-изолятор 9 оставалась на месте и уплотнительные кольца 4 попадали в узел уплотнения.Расположение последней ступени перед сужением отверстия определяет ход поршня 3.

Внутри корпус поршня 7 также установлена втулка-изолятор 10, исключающая контакт поршня 3 с корпусом поршня 7.

Поршень 3 соединен с изолятором 14 и с контактом 17 по резьбе. Часть поршня 3 располагается внутри втулки контактной 11, выполненной из электропроводного материала, на образующей поверхности втулки контактной 11 выполнено отверстие и вкручен винт 13, поджимающий пружину 12, обеспечивающими надежный электрически контакт между цилиндрическими поверхностями поршня 3 и втулки контактной 11. Контакт 17 электрически соединен с втулкой контактной 11 через пружину 15. Контакт 17 электрически соединен с проводом 18 методом пайки. Корпус блока переключателя 16 представляет собой цилиндрическое тело со сквозным отверстием, с пояском увеличенного диаметра и имеет две резьбовых части, одну внутреннюю, одну наружную. Внутренняя резьба корпуса блока переключателя 16 соединяется с втулкой контактной 11, поясок обеспечивает упор в одну из ступенек корпуса 1 устройства. Наружная резьбовая часть корпуса блока переключателя соединена с втулкой блока переключателя 20, выполненного из электропроводного материала. В собранном устройстве в центральном отверстии корпуса блока переключателя располагаются пружина 15, контакт 17 с проводом 18, пружина 19. В состоянии до срабатывания контакт 17 с проводом 18 замкнут с пружиной 15 и разомкнут с пружиной 19. После срабатывания происходит замыкание контакта 17 с пружиной 19и электрического контакта с пружиной 15. Пружина 19 не закреплена внутри корпуса блока переключателя 16, при этом даже в случае ее перемещения в сторону контакт 17 происходит размыкание контакта между пружиной 19 и втулкой блока переключателя 20. Аналогично, в после срабатывания устройства, в случае перемещения пружины 15 в сторону контакта 17 происходит размыкание электрического контакта с втулкой контактной 11.

Втулка блока переключателя 20 выполнена из электропроводного материала и представляет собой цилиндрическое тело, с отверстием с внутренней резьбой для соединения с корпусом блока переключателя с одной стороны, и с центральным глухим отверстием с другой стороны. Втулка блока переключателя 20 также имеет наклонный сквозной канал, через который проходит провод 18. Внутри глухого отверстия втулки блока переключателя 20 расположена пружина 22, закрепленная винтом 21 и предназначенная для передачи электрического контакта от втулки блока переключателя 20 на крышку 24.

Крышка 24 выполнена из электропроводного материала и имеет центральное отверстие с двумя диаметрами. На отверстии большего диаметра крышки 24 нарезана резьба для соединения с корпусом блока диода 27, отверстие меньшего диаметра предназначено для посадки одного из контактов диода 23. Второй контакт диода 23 соединен с контактом диода 26, представляющее собой цилиндрическое тело с центральным отверстием. Контакт диода 26 со стороны плоского торца соединен с пружиной 28, располагающуюся внутри отверстия контакта центрального 30. Контакт центральный 30, пружина 28, контакт диода 26 и диод 23 располагаются внутри центрального сквозного канала корпуса блока диода 27, представляющего собой цилиндрическое тело из изолирующего материала с наружными резьбами на каждом из концов. Корпус блока диода 27 имеет поясок, предназначенный для закрепления внутри сборки. Одна резьбовая часть корпуса блока диода 27 соединена с крышкой 24 и шайбой-фиксатором 25. Вторая резьбовая часть корпуса блока диода 27 соединена с крышкой блока диода 38, выполненную из изолирующего материала и удерживающую контакт центральный 30 с пружиной 28 внутри корпуса блока диода 27. Крышка блока диода 38 с контактом центральным 30, пружиной 28, контактом диода 26, диодом 23, корпусом блока диода 27, крышкой 24 и шайбой-фиксатором 25 закреплены внутри корпуса узла подключения детонатора 37 за счет пояска корпуса блока диода 27.

Корпус узла подключения детонатора 37 выполнен из стали, представляет собой стакан с продольным пазом вдоль стенки стакана длиной до дна стакана и совпадает с параллельным оси отверстием для прохождения провода 18. На противоположной стороне от продольного паза выполнен шпоночный паз для скобы 31, выполненной из металла, закрепленной с помощью винта 32. Скоба предназначена для закрепления корпуса узла подключения детонатора 37 в отверстии корпуса 1 устройства. Внутри корпуса узла подключения детонатора 37 расположена пружина 29, предназначенная для надежного контакта корпуса электродетонатора 33 с корпусом 1 устройства.

Электродетонатор 33 закреплен внутри корпуса узла подключения детонатора 37 втулкой 34, выполненной из изолирующего материала и включающей в себя клемму 36, закрепленную винтом 35 и электрически соединенную с проводом 18.

Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы работает следующим образом.

В устройстве первая электрическая цепь транзитная, сформирована, с возможностью пропуска первого сигнала постоянного тока определенной полярности через устройства всех секций системы; вторая электрическая цепь предохранительная, сформирована с возможностью пропуска первого сигнала постоянного тока той же полярности к диоду, включенному с проводимостью, не пропускающий этот сигнал к электродетонатору; третья электрическая цепь исполнительная, сформирована с возможностью пропуска второго сигнала постоянного тока противоположной полярности к диоду, пропускающему второй сигнал к электродетонатору, для обеспечения последовательно трех функциональных состояний многосекционного перфоратора:

– режим транзита через все секции подаваемого сигнала постоянного тока определенной полярности;

- режим предохранителя в одной отдельной секции от сигнала постоянного тока определенной полярности;

– режим срабатывания в одной отдельной секции только от сигнала постоянного тока противоположной полярности, что значительно повышает надежность работы устройства.

В заводских условиях, или при подготовке перфорационной системы для размещения в скважине, блок переключения устройства нижней секции перфоратора переводят во второе функциональное состояние - режим предохранителя, путем механического перемещения электропроводного контакта, закрепленного на изоляторе поршнем для размыкания первой цепи в положение, обеспечивающее срабатывание данной секции первой.

Второе функциональное состояние - режим предохранителя в одной отдельной секции - позволяет перемещать перфоратор для размещения секции в необходимое место в скважине, без ограничений по времени и без опасений за срабатывание во время перемещения одного электродетонатора или нескольких электродетонаторов одновременно, что значительно повышает надежность работы устройства.

Наличие во второй цепи блока диода, установленного с противоположной подаваемому первому сигналу полярностью, позволяет гарантировать несрабатывание электродетонатора устройства за все время перемещения в нужное место всей перфорационной системы, до подачи тока противоположной полярности.

Блоки переключения всех остальных устройств, кроме нижнего, находятся в режиме первой цепи – транзитной передачи электрического тока на устройство нижней секции перфоратора.

После срабатывания электродетонатора устройства нижней секции перфоратора происходит перемещение поршня второго снизу устройства в сборке перфоратора и переход второго снизу устройства в состояние второй цепи – режим подключения электрической цепи к электродетонатору второго снизу устройства последовательного инициирования за счет замыкания контакта 17 с пружиной 19, нижнее устройство и секция перфоратора в момент подключения электродетонатора второго снизу устройства отключается за счет размыкания контакта 17 с пружиной 15.

В момент подачи импульса с взрывного прибора под действием давления продуктов детонации кумулятивных зарядов примыкающей секции перфоратора происходит:

- срез шайбы 6;

- перемещения стержня контактного 5, соединенного по резьбе с поршнем 3, уплотнительными кольцами 4, изолятором 14, контактом 17 с проводом 18 до упора поршня 3 во внутреннюю ступеньку корпуса поршня 7;

- перемещение уплотнительных колец 4, установленных на поршне 3 с внутренней полости трубки-изолятора 9 во внутреннюю полость корпуса поршня 7 обеспечивает надежную герметизацию внутренней полости корпуса 1 устройства от скважинной жидкости, заполнившей секцию перфоратора после его срабатывания;

- перемещение контакта 17 изменяет направление электрической цепи устройства, до срабатывания электрическая цепь через контакт 17 шла на пружину 15, после срабатывания электрическая цепь через контакт 17 стала поступать на втулку блока переключателя 20 через пружину 19, далее на пружину 22, крышку 24, диод 23, контакт диода 26, пружину 28, контакт центральный 30 и на электродетонатор 33, при этом пружина 15, втулка контактная 11, поршень 3 и стержень контактный 5 отключаются (изолируются) от основной электрической цепи, т.к. они замыкаются на скважинную жидкость.

- импульс инициирования, поданный с взрывного прибора, от которого сработала секция перфоратора, не поступает на электродетонатор 33 по причине того, что диод 23 блокирует прохождение тока данной полярности.

- электродетонатор 33 подключен к центральной линии и находится в состоянии готовности и сработает только от подачи импульса противоположной полярности.

Схему работы группы устройств в одной сборке можно разобрать по электрической схеме на фиг.3, на которой изображена сборка из трех устройств. Каждое устройство состоит из:

- переключателя, изображенного схематично, фактически включающего в себя детали, участвующие в размыкании и замыкании цепи–поршень 3, стержень контактный 5, трубка-изолятор 9, контакт 17;

- диода;

- электродетонатора;

На схеме фиг.3а переключатель 41 первого устройства находится в состоянии соединения электродетонатора 43 первого устройства через диод 42 первого устройства, который находится в положении блокировки прямого тока и пропускании обратного тока. Это обеспечивается предварительным принудительным перемещения поршня 3 в конечное положение. Данная операция осуществляется на дневной поверхности либо в заводских условиях с той целью, чтобы в начальном состоянии электродетонатор 43 первого устройства сразу был подключен к взрывной цепи.

Альтернативная схема подключения изображена на фиг. 3б, где электродетонатор нижнего перфоратора подключен напрямую, к линии, без применения устройства для последовательной перфорации и диодов.

После подачи в электрическую цепь тока обратной полярности происходит пропускание импульса через диод 42 первого устройства, срабатывание электродетонатора 43 первого устройства, срабатывание переключателя 44 второго устройства, блокировка импульса обратного тока диодом 45 второго устройства, подключение электродетонатора 46 второго устройства к центральной электрической линии 50.

После подачи в электрическую цепь тока прямой полярности происходит пропускание импульса через диод 45 второго устройства, срабатывание электродетонатора 46 второго устройства, срабатывание переключателя 47 третьего устройства, блокировка импульса прямого тока диодом 48 третьего устройства, подключение электродетонатора 49 третьего устройства к центральной электрической линии 50. И так далее, до полного отстрела всех секций в сборке перфорационной системе.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение надежности работы системы последовательной перфорации за счет, выполнение некоторых частей устройства, скомпонованного в каждой секции перфорационной системы, из соединяемых электропроводных деталей, при установке блока диода перед электородетонаторами, с чередованием проводимости диода в каждой из последовательно соединенных секций, что дает возможность, в процессе работы устройства, формировать подвижным контактом в блоке переключателя, неразъемно соединенным с электрическим проводом, трех электрических цепей для прохождения разнополярных сигналов постоянного тока, обеспечивающих последовательно три функциональных состояния многосекционного перфоратора, режим транзита через все секции подаваемого сигнала постоянного тока определенной полярности, не ограниченный по времени, режим предохранителя в одной отдельной секции от сигнала постоянного тока той же полярности, для перемещения в скважине всей системы с установкой нужной секции в нужне место, и режим срабатывания в одной отдельной секции только от сигнала постоянного тока противоположной полярности, уже в нужном месте в нужное время.

Claims (11)

1. Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы, содержащее корпус, внутри которого расположены электродетонатор с электрическим проводом, соединяющим с блоком переключателя, соединенного с поршневым узлом, отличающееся тем, что устройство, расположенное в каждой секции перфорационной системы, выполнено из электропроводных деталей: блока узла подключения электродетонатора, блока диода, размещенного перед электродетонаторами с чередованием проводимости диода в каждой из последовательно соединенных секций, блока переключателя, соединенного с поршневым узлом, и электрического провода, соединяющего блок узла подключения электродетонатора с блоком переключателя, с возможностью, в процессе работы устройства, формирования подвижным контактом в блоке переключателя, неразъемно соединенным с электрическим проводом, трех электрических цепей для прохождения разнополярных сигналов постоянного тока; первая электрическая цепь, транзитная, сформирована с возможностью пропуска первого сигнала постоянного тока определенной полярности через устройства всех секций системы; вторая электрическая цепь, предохранительная, сформирована с возможностью пропуска первого сигнала постоянного тока той же полярности к диоду, включенному с проводимостью, не пропускающей этот сигнал к электродетонатору; третья электрическая цепь, исполнительная, сформирована с возможностью пропуска второго сигнала постоянного тока противоположной полярности к диоду, пропускающему второй сигнал к электродетонатору.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая электрическая цепь, транзитная, сформирована из электрического провода, расположенного вдоль корпуса, снабженного входной клеммой с одной стороны и вторым концом, неразъемно соединенным с подвижным контактом блока переключателя, прижатым разъемно к нижней пружине в электропроводной втулке, соединенной с поршнем и через стержень контактный с электропроводными деталями первой цепи соседней секции.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вторая электрическая цепь, предохранительная, сформирована из входной клеммы, электрического провода, неразъемно соединенного с подвижным контактом блока переключателя, прижатым к расположенной выше пружине, соединенной с входным контактом диода, с возможностью пропуска первого сигнала постоянного тока определенной полярности к диоду, включенному с проводимостью, не пропускающей этот сигнал к электродетонатору.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что третья электрическая цепь, исполнительная, сформирована из входной клеммы, электрического провода, неразъемно соединенного с подвижным контактом блока переключателя, прижатым к расположенной выше пружине, соединенной через диод с центральным контактом электродетонатора, с возможностью пропуска второго сигнала постоянного тока противоположной полярности к диоду, пропускающему второй сигнал к электродетонатору.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри блока переключателя подвижный контакт соединен с подвижным поршнем через изолирующую вставку с возможностью осевого перемещения от срабатывания электродетонатора предыдущей секции, между пружинами с размыканием транзитной цепи и замыканием цепи предохранения.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нижней секции перфорационной системы подвижный контакт блока переключателя до размещения в скважине перемещен в положение замыкания второй цепи предохранения.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что величина осевого хода подвижного контакта блока переключателя до замыкания с пружиной и подключения второй цепи предохранения составляет величину не более ¾ максимального хода поршня.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок диода расположен в корпусе из изолирующего материала и включает в себя подвижный центральный контакт, соединенный с одним из выводов диода через пружину и цилиндрический контакт.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок диода интегрирован в узел подключения детонатора.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электрическое соединение узла подключения электродетонатора и блока диода с узлом переключения выполнено как подвижный контакт, в виде пружины или пружинной клеммы.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус узла подключения электродетонатора закреплен внутри корпуса устройства с помощью стальной скобы, дополнительно обеспечивающей надежное заземление электродетонатора.