RU2812325C2 - Device for perforation of well and perforation tool for perforation of well (embodiments) - Google Patents

Device for perforation of well and perforation tool for perforation of well (embodiments) Download PDF

Info

Publication number
RU2812325C2
RU2812325C2 RU2021136889A RU2021136889A RU2812325C2 RU 2812325 C2 RU2812325 C2 RU 2812325C2 RU 2021136889 A RU2021136889 A RU 2021136889A RU 2021136889 A RU2021136889 A RU 2021136889A RU 2812325 C2 RU2812325 C2 RU 2812325C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frame
initiator module
housing
perforation
shaped
Prior art date
Application number
RU2021136889A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021136889A (en
Inventor
Эндрю ПРИСБЕЛЛ
Ацуси НАКАНО
Тодд БУШ
Эрик ЛОУ
Original Assignee
Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. filed Critical Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Publication of RU2021136889A publication Critical patent/RU2021136889A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2812325C2 publication Critical patent/RU2812325C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas production.
SUBSTANCE: group of inventions is related to the field of well perforation during oil and gas production. A device for perforating a well contains a housing, a plurality of frames that are located inside the housing, each frame having a cylindrical shape with a central axis, and a plurality of sleeves, and each sleeve has an axis running perpendicular to the central axis, and the axes of the sleeves of each frame are located in a plane perpendicular to the central axis , and the frames are configured to be stacked in an axial direction, an electrical conductor located along the central passage of each frame, a plurality of shaped charges fixed in the sleeves of the frames, a partition-shaped element located in the housing and forming a seal with the housing, and an initiator module located in housing, wherein the partition-shaped element is located between the initiator module and the plurality of frames.
EFFECT: safe transportation and greater flexibility during operation of the downhole hammer drill are ensured.
26 cl, 11 dwg

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США №62/848856, поданной 16 мая 2019 г., и по предварительной заявке на патент США №63/011082, поданной 16 апреля 2020 г., содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.[0001] This application claims benefit from U.S. Provisional Patent Application No. 62/848856, filed May 16, 2019, and U.S. Provisional Patent Application No. 63/011082, filed April 16, 2020, the contents of which are incorporated herein via link.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

[0002] Варианты осуществления настоящего изобретения в целом относятся к процессу перфорации скважины при добыче нефти и газа. Более конкретно, в настоящем документе описаны варианты осуществления модульного перфорационного инструмента.[0002] Embodiments of the present invention generally relate to the process of perforating a well in oil and gas production. More specifically, embodiments of a modular punching tool are described herein.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART

[0003] Нефтяные скважины представляют собой отверстия, пробуренные в земле, при этом в некоторых случаях бурение осуществляется под водой. Стволы скважин могут проходить в земле по существу в вертикальном направлении или могут проходить под углом к вертикали или даже горизонтально. Скважина предоставляет канал, по которому нефть и газ или фактически любой другой текучий ресурс выходят из геологического пласта в ствол скважины, а затем поднимаются на поверхность. Ствол скважины обычно обсажен опорным материалом, чтобы путь потока оставался открытым при протекании текучей среды по каналу. Опорный материал может представлять собой трубу, бетонную крепь или другую опорную структуру. Поток нефти и газа проходит через тонкие щели, трещины и капиллярные каналы в геологическом пласте под действием перепада давления между пластом и стволом скважины. Когда текучие среды перемещаются через пласт, поток текучей среды может захватывать твердые частицы, которые могут закупорить трещины и щели, снижая тем самым добычу текучих сред из пласта. По мере добычи текучих сред из пласта давление внутри может уменьшаться, что снижает перепад давления, вызывающий поток текучих сред.[0003] Oil wells are holes drilled into the earth, with some drilling being done underwater. The boreholes may extend into the earth in a substantially vertical direction, or may extend at an angle to the vertical or even horizontally. A well provides a channel through which oil and gas, or virtually any other fluid resource, exits a geological formation into the wellbore and then rises to the surface. The wellbore is typically lined with support material to keep the flow path open as fluid flows through the channel. The support material may be pipe, concrete support, or other support structure. The flow of oil and gas passes through thin crevices, cracks and capillary channels in a geological formation under the influence of pressure differences between the formation and the wellbore. As fluids move through the formation, the fluid flow can entrain solids that can plug cracks and crevices, thereby reducing fluid production from the formation. As fluids are produced from the formation, the pressure within can decrease, reducing the pressure drop causing the fluid to flow.

[0004] В некоторых случаях поток из геологического пласта может быть усилен путем формирования каналов, проходящих от стенки скважины в пласт. Эти каналы представляют собой отверстия, которые проходят от стенки скважины в пласт и обеспечивают открытый проход, который по существу невосприимчив к закупориванию твердыми частицами и способствует свободному прохождению нефти и газа в скважину из пласта. Эти каналы обычно образуют посредством спуска перфорационного инструмента в скважину для подрыва зарядов взрывчатого вещества, сформированных таким образом, чтобы сила взрыва распространялась по желаемой схеме в направлении стенки скважины и обычно через обсадные трубы и/или крепь скважины. Сфокусированная сила взрыва разрушает и удаляет участок геологического пласта, горной породы или другой геологической структуры у стенки скважины и на некотором расстоянии в радиальном направлении от стенки скважины в пласт, которое в некоторых случаях составляет до 60 дюймов, для образования канала. В большинстве случаев в стенке скважины формируют более одного такого канала с различными азимутами и на различных глубинах, что обусловлено производственными потребностями конкретной скважины.[0004] In some cases, flow from a geological formation can be enhanced by forming channels extending from the wellbore wall into the formation. These channels are openings that extend from the wall of the well into the formation and provide an open passage that is substantially impervious to plugging by solids and allows oil and gas to flow freely into the well from the formation. These channels are typically formed by lowering a perforating tool into the borehole to detonate explosive charges shaped so that the force of the explosion is propagated in a desired pattern toward the borehole wall and typically through the borehole casing and/or support. The focused force of the explosion destroys and removes an area of geological formation, rock or other geological structure at the borehole wall and some radial distance from the borehole wall into the formation, which in some cases is up to 60 inches, to form a channel. In most cases, more than one such channel is formed in the well wall with different azimuths and at different depths, which is determined by the production needs of a particular well.

[0005] Перфорационный инструмент, который иногда именуют скважинным перфоратором, представляет собой сложный инструмент, подающий инициирующий импульс к одному или более зарядам взрывчатого вещества, которые скважинный перфоратор располагает таким образом, чтобы направить взрыв от кумулятивного заряда в желаемом направлении (см. например, патент США 4,191,265, Е21В 43/117, 04.03.1980). Заряды взрывчатого вещества расположены и удерживаются в нужном положении в обойме, и запальная цепь электрически соединена с кумулятивными зарядами. Транспортировка таких узлов строго регулируется законом во всем мире из-за возможности взрыва. В большинстве случаев подузлы для подачи инициирующего импульса должны транспортироваться отдельно от подузла с взрывчатым веществом, при этом инструмент собирают в полевых условиях. Такие ограничения затрудняют доставку перфорационных инструментов на буровые площадки. Кроме того, фиксация кумулятивных зарядов в желаемом положении внутри скважинного перфоратора сопряжена с определенным трудностями. Как правило, кумулятивные заряды должны быть установлены в определенных местах внутри скважинного перфоратора, что ограничивает возможности применения взрывчатки. В области техники существует потребность в создании скважинного перфоратора, который является транспортабельным и более гибким в процессе эксплуатации.[0005] A perforating tool, sometimes referred to as a downhole hammer, is a complex tool that applies an initiating pulse to one or more explosive charges, which the downhole hammer positions to direct the explosion from the shaped charge in the desired direction (see, for example, the patent USA 4,191,265, E21B 43/117, 03/04/1980). The explosive charges are positioned and held in position in the cage, and the ignition circuit is electrically connected to the shaped charges. The transport of such assemblies is strictly regulated by law throughout the world due to the possibility of explosion. In most cases, the trigger subassemblies must be transported separately from the explosive subassembly, with the instrument assembled in the field. Such restrictions make it difficult to deliver perforating tools to drilling sites. In addition, fixing shaped charges in the desired position inside the borehole hammer is associated with certain difficulties. Typically, shaped charges must be placed at specific locations within the drill, which limits the use of explosives. In the technical field, there is a need to create a downhole hammer drill that is transportable and more flexible during operation.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0006] Описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют устройство, содержащее корпус; множество рам, которые расположены внутри корпуса, причем каждая рама имеет цилиндрическую форму с центральной осью и множество гильз, и каждая гильза имеет ось, проходящую перпендикулярно центральной оси, при этом оси гильз каждой рамы расположены в плоскости, перпендикулярной центральной оси, и рамы выполнены с возможностью штабелирования в аксиальном направлении; электрический проводник, расположенный вдоль центрального прохода каждой рамы; множество кумулятивных зарядов, зафиксированных в гильзах рам; элемент в форме перегородки, расположенный в корпусе и образующий уплотнение с корпусом; и модуль инициатора, расположенный в корпусе, причем элемент в форме перегородки расположен между модулем инициатора и множеством рам.[0006] The embodiments described herein provide an apparatus comprising: a housing; a plurality of frames that are located inside the housing, each frame having a cylindrical shape with a central axis and a plurality of sleeves, and each sleeve has an axis running perpendicular to the central axis, wherein the axes of the sleeves of each frame are located in a plane perpendicular to the central axis, and the frames are made with possibility of stacking in the axial direction; an electrical conductor located along the central passage of each frame; many shaped charges fixed in frame sleeves; a partition-shaped element located in the housing and forming a seal with the housing; and an initiator module located in the housing, with a partition-shaped member located between the initiator module and the plurality of frames.

[0007] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют перфорационный инструмент, содержащий цилиндрический корпус, имеющий множество выполненных в нем перфорационных канавок; множество зарядных рам, которые располагаются внутри корпуса, причем каждая зарядная рама имеет цилиндрическую форму с центральной осью и множество гильз, расположенных рядом с одной из перфорационных канавок, и каждая гильза имеет ось, проходящую перпендикулярно центральной оси, при этом оси гильз каждой зарядной рамы расположены в плоскости, перпендикулярной центральной оси, каждая гильза имеет фиксирующий элемент, который проходит по окружности гильзы, и зарядные рамы выполнены с возможностью штабелирования в аксиальном направлении; множество кумулятивных зарядов, зафиксированных в гильзах зарядных рам; элемент в форме перегородки, расположенный в корпусе и образующий уплотнение с корпусом; и модуль инициатора, расположенный в корпусе, причем элемент в форме перегородки расположен между модулем инициатора и множеством зарядных рам.[0007] Other embodiments described herein provide a perforation tool comprising a cylindrical body having a plurality of perforation grooves formed therein; a plurality of charging frames that are disposed within the housing, each charging frame having a cylindrical shape with a central axis, and a plurality of cartridge cases disposed adjacent one of the perforation grooves, and each cartridge having an axis extending perpendicular to the central axis, wherein the cartridge case axes of each charging frame are located in a plane perpendicular to the central axis, each cartridge case has a locking element that extends along the circumference of the cartridge case, and the charging frames are stackable in the axial direction; a plurality of shaped charges fixed in the sleeves of the charging frames; a partition-shaped element located in the housing and forming a seal with the housing; and an initiator module located in the housing, with a partition-shaped member located between the initiator module and the plurality of charging frames.

[0008] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют перфорационный инструмент, содержащий цилиндрический корпус; первый перфорационный узел, расположенный внутри корпуса, причем указанный первый перфорационный узел содержит первую раму для кумулятивных зарядов, модуль инициатора и элемент в форме перегородки, расположенный между рамой и модулем инициатора; и второй перфорационный узел, расположенный внутри корпуса, причем указанный второй перфорационный узел содержит вторую раму для кумулятивных зарядов, электрически соединенную с модулем инициатора первого перфорационного узла посредством электрического проводника, расположенного проходящим через центральный проход второй рамы.[0008] Other embodiments described herein provide a perforation tool comprising a cylindrical body; a first perforation assembly located within the housing, said first perforation assembly comprising a first frame for shaped charges, an initiator module, and a partition-shaped member located between the frame and the initiator module; and a second perforation assembly located within the housing, said second perforation assembly comprising a second shaped charge frame electrically coupled to the initiator module of the first perforation assembly via an electrical conductor located passing through a central passage of the second frame.

[0009] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют раму для расположения кумулятивных зарядов, содержащую тело, имеющее центральную ось, причем через тело имеется проход, идущий вдоль центральной оси, и множество отверстий, ориентированных перпендикулярно центральной оси, причем каждое отверстие содержит стенку, имеющую круглое поперечное сечение и диаметр, который уменьшается от первого конца отверстия ко второму концу отверстия, при этом первый конец отверстия имеет круглый обод, а второй конец отверстия имеет порт, который соединяет по текучей среде отверстие с проходом, и каждое отверстие имеет вырез в стенке, причем указанный вырез имеет первую боковую стенку и вторую боковую стенку, расположенную напротив первой боковой стенки, при этом ограничитель проходит от первой боковой стенки через вырез ко второй боковой стенке.[0009] Other embodiments described herein provide a frame for housing shaped charges comprising a body having a central axis, the body having a passage along the central axis, and a plurality of openings oriented perpendicular to the central axis, each opening including a wall having a circular cross-section and a diameter that decreases from a first end of the opening to a second end of the opening, wherein the first end of the opening has a circular rim, and the second end of the opening has a port that fluidly connects the opening to a passage, and each opening has a cutout in the wall wherein said cutout has a first side wall and a second side wall located opposite the first side wall, wherein the stop extends from the first side wall through the cutout to the second side wall.

[0010] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют раму для расположения кумулятивных зарядов, содержащую тело, имеющее центральную ось, причем через тело имеется проход, идущий вдоль центральной оси, и множество отверстий, ориентированных перпендикулярно центральной оси, причем каждое отверстие содержит стенку, имеющую круглое поперечное сечение и диаметр, который уменьшается от первого конца отверстия ко второму концу отверстия, при этом первый конец отверстия имеет круглый обод, а второй конец отверстия имеет порт, который соединяет по текучей среде отверстие с проходом, и каждое отверстие имеет два прямоугольных выреза в стенке на противоположных сторонах, причем указанные вырезы выровнены вдоль центральной оси, при этом ограничитель проходит через каждый вырез вдоль окружности отверстия.[0010] Other embodiments described herein provide a frame for housing shaped charges comprising a body having a central axis, the body having a passage along the central axis, and a plurality of openings oriented perpendicular to the central axis, each opening including a wall having a circular cross-section and a diameter that decreases from a first end of the opening to a second end of the opening, wherein the first end of the opening has a circular rim, and the second end of the opening has a port that fluidly connects the opening to a passage, and each opening has two rectangular cutouts in the wall on opposite sides, said cutouts being aligned along a central axis with a stopper extending through each cutout along the circumference of the opening.

[0011] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют раму для расположения кумулятивных зарядов, содержащую тело, имеющее центральную ось, причем через тело имеется проход, идущий вдоль центральной оси, и множество отверстий, ориентированных перпендикулярно центральной оси, причем каждое отверстие содержит стенку, имеющую круглое поперечное сечение и диаметр, который уменьшается от первого конца отверстия ко второму концу отверстия, при этом первый конец отверстия имеет круглый обод, а второй конец отверстия имеет порт, который соединяет по текучей среде отверстие с проходом, и каждое отверстие имеет два прямоугольных выреза в стенке на противоположных сторонах, причем указанные вырезы выровнены вдоль центральной оси, при этом ограничитель проходит через каждый вырез вдоль окружности отверстия, и указанное тело имеет первый конец с множеством первых установочных элементов и второй конец, который расположен напротив первого конца, с множеством вторых установочных элементов, которые соответствуют первым установочным элементам.[0011] Other embodiments described herein provide a shaped charge housing frame comprising a body having a central axis, the body having a passage along the central axis, and a plurality of openings oriented perpendicular to the central axis, each opening including a wall having a circular cross-section and a diameter that decreases from a first end of the opening to a second end of the opening, wherein the first end of the opening has a circular rim, and the second end of the opening has a port that fluidly connects the opening to a passage, and each opening has two rectangular cutouts in the wall on opposite sides, said cutouts being aligned along a central axis, a stopper extending through each cutout along the circumference of the opening, and said body having a first end with a plurality of first mounting members and a second end that is positioned opposite the first end with a plurality of second mounting members elements that correspond to the first installation elements.

[0012] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют модуль инициатора, содержащий первый элемент, имеющий контактное кольцо с конической поверхностью и центральным отверстием; и второй элемент, содержащий печатную плату, соединенную со вторым элементом в перпендикулярной ориентации посредством зажимов; и центральную втулку, удерживающую детонатор, который выступает через центральное отверстие первого элемента.[0012] Other embodiments described herein provide an initiator module comprising a first element having a slip ring with a conical surface and a central hole; and a second element comprising a printed circuit board connected to the second element in a perpendicular orientation by means of clamps; and a central sleeve supporting a detonator that projects through the central hole of the first element.

[0013] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют модуль инициатора, содержащий первый элемент, имеющий контактное кольцо на первом конце модуля инициатора, причем контактное кольцо имеет коническую поверхность и центральное отверстие; и второй элемент, содержащий печатную плату, соединенную со вторым элементом посредством множества зажимов; и центральную втулку, удерживающую детонатор, который вступает через центральное отверстие первого элемента, причем модуль инициатора имеет цилиндрическую форму с центральной осью, печатная плата ориентирована вдоль плоскости, перпендикулярной центральной оси, модуль инициатора имеет второй конец, расположенный напротив первого конца, и модуль инициатора дополнительно содержит электрический соединитель, который вступает из второго конца.[0013] Other embodiments described herein provide an initiator module comprising a first member having a slip ring at a first end of the initiator module, the slip ring having a tapered surface and a central hole; and a second element comprising a printed circuit board connected to the second element by a plurality of clamps; and a central bushing supporting a detonator that enters through a central hole of the first element, the initiator module having a cylindrical shape with a central axis, the circuit board oriented along a plane perpendicular to the central axis, the initiator module having a second end located opposite the first end, and the initiator module further contains an electrical connector that enters from the second end.

[0014] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют модуль инициатора, содержащий первый элемент, имеющий контактное кольцо на первом конце модуля инициатора, причем контактное кольцо имеет коническую поверхность, и центральное гнездо, которое ограничивает центральное отверстие; и второй элемент, содержащий печатную плату, соединенную со вторым элементом посредством множества зажимов; и центральную втулку, удерживающую детонатор, который располагается в центральном гнезде первого элемента, причем модуль инициатора имеет цилиндрическую форму с центральной осью, печатная плата ориентирована вдоль плоскости, перпендикулярной центральной оси, модуль инициатора имеет второй конец, расположенный напротив первого конца, и модуль инициатора дополнительно содержит цилиндрический электрический соединитель, который вступает из второго конца.[0014] Other embodiments described herein provide an initiator module comprising a first member having a slip ring at a first end of the initiator module, the slip ring having a tapered surface, and a central seat that defines a central hole; and a second element comprising a printed circuit board connected to the second element by a plurality of clamps; and a central sleeve holding a detonator that is located in the central socket of the first element, wherein the initiator module has a cylindrical shape with a central axis, the printed circuit board is oriented along a plane perpendicular to the central axis, the initiator module has a second end located opposite the first end, and the initiator module additionally contains a cylindrical electrical connector that enters from the second end.

[0015] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют элемент в форме перегородки для перфорационного инструмента, причем указанный элемент в форме перегородки содержит цилиндрическое тело, изготовленное из конструктивно прочного материала, которое имеет первый конец, второй конец, расположенный напротив первого конца, и центральный проход, сформированный вдоль его оси и проходящий от первого конца ко второму концу; и электрический проводник, расположенный в проходе вдоль оси и имеющий первый конец с закругленным штырем, который проходит в гнездо, образованное в первом конце цилиндрического тела, и второй конец, который имеет электрическую муфту, расположенную на втором конце цилиндрического тела.[0015] Other embodiments described herein provide a septum-shaped member for a perforating tool, wherein said septum-shaped member comprises a cylindrical body made of a structurally sound material that has a first end, a second end opposite the first end, and a central a passage formed along its axis and extending from the first end to the second end; and an electrical conductor located in the passage along the axis and having a first end with a rounded pin that extends into a socket formed at the first end of the cylindrical body, and a second end that has an electrical coupling located at the second end of the cylindrical body.

[0016] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют элемент в форме перегородки для перфорационного инструмента, причем элемент в форме перегородки содержит цилиндрическое тело, изготовленное из конструктивно прочного материала, которое имеет первый конец, второй конец, расположенный напротив первого конца, и центральный проход, сформированный вдоль его оси и проходящий от первого конца ко второму концу; и электрический проводник, расположенный в проходе вдоль оси и имеющий первый конец с закругленным штырем, который проходит в гнездо, образованное в первом конце цилиндрического тела, и второй конец, который имеет электрическую муфту, расположенную на втором конце цилиндрического тела, причем первый конец электрического проводника выполнен с возможностью электрического соединения с модулем инициатора для перфорационного инструмента, а второй конец электрического проводника выполнен с возможностью электрического соединения с модулем инициатора для перфорационного инструмента и зарядным модулем для перфорационного инструмента.[0016] Other embodiments described herein provide a septum-shaped element for a perforating tool, the septum-shaped element comprising a cylindrical body made of a structurally sound material that has a first end, a second end located opposite the first end, and a central passage formed along its axis and extending from the first end to the second end; and an electrical conductor disposed in the passage along an axis and having a first end with a rounded pin that extends into a socket formed at the first end of the cylindrical body, and a second end that has an electrical coupling located at the second end of the cylindrical body, the first end of the electrical conductor is configured to be electrically connected to the punching tool initiator module, and the second end of the electrical conductor is electrically connectable to the punching tool initiator module and the punching tool charging module.

[0017] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют элемент в форме перегородки для перфорационного инструмента, причем элемент в форме перегородки содержит цилиндрическое тело, изготовленное из конструктивно прочного материала, которое имеет первый конец, второй конец, расположенный напротив первого конца, и центральный проход, сформированный вдоль его оси и проходящий от первого конца ко второму концу; электрический проводник, расположенный в проходе вдоль оси и имеющий первый конец с закругленным штырем, который проходит в гнездо, образованное в первом конце цилиндрического тела, и второй конец, который имеет электрическую муфту, выступающую из второго конца цилиндрического тела, причем первый конец электрического проводника выполнен с возможностью электрического соединения с модулем инициатора для перфорационного инструмента, а второй конец электрического проводника выполнен с возможностью электрического соединения с модулем инициатора для перфорационного инструмента и зарядным модулем для перфорационного инструмента; и изолирующий элемент, расположенный в центральном проходе между цилиндрическим телом и электрическим проводником.[0017] Other embodiments described herein provide a septum-shaped element for a perforating tool, the septum-shaped element comprising a cylindrical body made of a structurally sound material that has a first end, a second end located opposite the first end, and a central passage formed along its axis and extending from the first end to the second end; an electrical conductor disposed in a passage along an axis and having a first end with a rounded pin that extends into a socket formed at the first end of the cylindrical body, and a second end that has an electrical coupling projecting from the second end of the cylindrical body, the first end of the electrical conductor being electrically connectable to the punching tool initiator module, and the second end of the electrical conductor is electrically connectable to the punching tool initiator module and the punching tool charging module; and an insulating element located in the central passage between the cylindrical body and the electrical conductor.

[0018] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют способ проведения скважинной обработки, включающий расположение перфорационного заряда в перфорационном инструменте; расположение инициирующего заряда рядом с перфорационным зарядом; развертывание перфорационного инструмента в скважине; и активацию перфорационного заряд посредством прямой передачи баллистической энергии из инициирующего заряда в перфорационный заряд.[0018] Other embodiments described herein provide a method of performing downhole treatment, including positioning a perforating charge in a perforating tool; location of the initiating charge next to the perforation charge; deployment of perforating tools in the well; and activating the perforation charge by directly transferring ballistic energy from the initiating charge to the perforation charge.

[0019] Другие описанные в настоящем документе варианты осуществления предоставляют способ скважинной обработки, включающий расположение множества перфорационных зарядов в перфорационном инструменте; расположение множества инициирующих зарядов рядом с перфорационными зарядами, причем каждый инициирующий заряд расположен рядом с соответствующим перфорационным зарядом; развертывание перфорационного инструмента в скважине; активацию первого инициирующего заряда из множества инициирующих зарядов; активацию каждого инициирующего заряда посредством прямой передачи баллистической энергии от соседнего инициирующего заряда; и активацию каждого перфорационного заряда посредством прямой передачи баллистической энергии от соответствующего инициирующего заряда.[0019] Other embodiments described herein provide a downhole treatment method including arranging a plurality of perforating charges in a perforating tool; arranging a plurality of initiating charges adjacent to the perforation charges, each initiating charge being located adjacent to a corresponding perforation charge; deployment of perforating tools in the well; activating a first primer charge of the plurality of primer charges; activating each initiating charge by direct transfer of ballistic energy from an adjacent initiating charge; and activating each perforation charge by direct transfer of ballistic energy from the corresponding trigger charge.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0020] Для того чтобы обеспечить лучшее понимание вышеперечисленных признаков настоящего изобретения, далее будет представлено более конкретное описание настоящего изобретения, сущность которого кратко изложена выше, со ссылками на варианты осуществления, некоторые из которых показаны на прилагаемых графических материалах. Однако следует отметить, что на прилагаемых графических материалах показаны только иллюстративные варианты осуществления, и, следовательно, их не следует рассматривать в качестве ограничивающих объем настоящего изобретения, при этом допускается, что существуют и другие столь же эффективные варианты осуществления.[0020] In order to provide a better understanding of the foregoing features of the present invention, a more specific description of the present invention, the essence of which is briefly set forth above, will now be presented with reference to embodiments, some of which are shown in the accompanying drawings. However, it should be noted that the accompanying drawings show illustrative embodiments only and, therefore, should not be construed as limiting the scope of the present invention, but it is accepted that other equally effective embodiments exist.

[0021] На фиг. 1А представлен вид сбоку перфорационного инструмента в соответствии с одним вариантом осуществления.[0021] In FIG. 1A is a side view of a punching tool in accordance with one embodiment.

[0022] На фиг. 1В представлен подробный вид участка перфорационного инструмента, показанного на фиг. 1А.[0022] In FIG. 1B is a detailed view of the perforating tool portion shown in FIG. 1A.

[0023] На фиг. 1С представлен вид в разрезе участка перфорационного инструмента, показанного на фиг. 1А.[0023] In FIG. 1C is a cross-sectional view of the perforating tool portion shown in FIG. 1A.

[0024] На фиг. 1D представлен более подробный вид в разрезе участка перфорационного инструмента, показанного на фиг. 1А.[0024] In FIG. 1D is a more detailed cross-sectional view of the perforating tool portion shown in FIG. 1A.

[0025] На фиг. 2А представлен вид в разрезе перфорационного инструмента в транспортной конфигурации в соответствии с другим вариантом осуществления.[0025] In FIG. 2A is a cross-sectional view of a punching tool in a transport configuration in accordance with another embodiment.

[0026] На фиг. 2В представлен подробный вид участка перфорационного инструмента в соответствии с одним вариантом осуществления.[0026] In FIG. 2B is a detailed view of a perforation tool portion in accordance with one embodiment.

[0027] На фиг. 2С представлен вид в разрезе модуля инициатора в соответствии с другим вариантом осуществления.[0027] In FIG. 2C is a sectional view of an initiator module in accordance with another embodiment.

[0028] На фиг. 3А представлен вид в изометрии зарядной рамы в соответствии с другим вариантом осуществления.[0028] In FIG. 3A is an isometric view of a charging frame in accordance with another embodiment.

[0029] На фиг. 3В представлен вид в разрезе участка зарядной рамы, показанной на фиг. 3А.[0029] In FIG. 3B is a sectional view of a portion of the charging frame shown in FIG. 3A.

[0030] На фиг. 3С представлен другой вид в изометрии рамы, показанной на фиг. 3А.[0030] In FIG. 3C is another perspective view of the frame shown in FIG. 3A.

[0031] На фиг. 3D представлен вид в изометрии рамы в соответствии с другим вариантом осуществления.[0031] In FIG. 3D is an isometric view of a frame in accordance with another embodiment.

[0032] В целях облегчения понимания идентичные ссылочные позиции, где это возможно, применяют для обозначения идентичных элементов, которые являются общими для фигур. Предполагается, что элементы и признаки одного варианта осуществления могут быть успешно включены в состав других вариантов осуществления без дополнительного упоминания.[0032] For ease of understanding, identical reference numerals are used, where possible, to designate identical elements that are common to the figures. It is intended that elements and features of one embodiment may be successfully incorporated into other embodiments without further mention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0033] Описанные в настоящем документе модульные перфорационные инструменты выполнены с возможностью транспортировки в качестве цельного груза, а также с возможностью расширения до любого желаемого размера в полевых условиях. Кроме того, описанные в настоящем документе инструменты обладают настраиваемыми направленностью и разнесением взрывов. На фиг. 1А представлен вид сбоку перфорационного инструмента 100 в соответствии с одним вариантом осуществления. Перфорационный инструмент 100 выполнен с возможностью встраивания в инструмент для применения в стволе скважины. Перфорационный инструмент 100 характеризуется наличием первого конца 102 и второго конца 104, который расположен напротив первого конца 102. Каждый конец выполнен с возможностью прикрепления к бурильной колонне посредством резьбового соединения, болтового соединения или других методик крепления. Устройство, показанное на фиг. 1А, содержит наружный корпус 106, который состоит из трех идентичных сегментов 106А, 106В и 106С, которые соединены друг с другом в области трубных соединений 107А и 107В. Каждый из сегментов 106А, 106В и 106С содержит конец 108 для размещения инициатора и конец 110 для размещения перегородки. Конец 108 для размещения инициатора может вмещать в себя инициатор, а конец 110 для размещения перегородки может вмещать в себя перегородку, которые более подробно описаны ниже. Каждый из сегментов 106А, 106В и 106С также может содержать область 112 зарядов, которая расположена по существу между концом 108 для размещения инициатора и концом 110 для размещения перегородки и в которой расположены кумулятивные заряды, осуществляющие при активации перфорирование ствола скважины. Наружный корпус 106 перфорационного инструмента имеет по существу цилиндрическую форму, которая характеризуется наличием круглого поперечного сечения в большинстве мест вдоль своей длины и центральной оси 103 цилиндрической формы. Таким образом, конец 108 для размещения инициатора каждого из сегментов 106А, 106В и 106С ограничивает цилиндрическое внутреннее пространство, в котором может размещаться цилиндрический объект. Аналогично, конец 110 для размещения перегородки каждого из сегментов 106А, 106В и 106С ограничивает цилиндрическое внутреннее пространство, и область 112 зарядов также ограничивает цилиндрическое внутреннее пространство.[0033] The modular perforating tools described herein are designed to be transportable as a single piece and also expandable to any desired size in the field. In addition, the instruments described herein have tunable blast direction and spacing. In fig. 1A is a side view of a punching tool 100 in accordance with one embodiment. The perforating tool 100 is configured to be incorporated into a tool for use in a wellbore. The perforating tool 100 is characterized by having a first end 102 and a second end 104 that is positioned opposite the first end 102. Each end is capable of being attached to the drill string by threading, bolting, or other attachment techniques. The device shown in FIG. 1A, includes an outer housing 106 that consists of three identical segments 106A, 106B, and 106C that are connected to each other at pipe connections 107A and 107B. Each of the segments 106A, 106B, and 106C includes an initiator housing end 108 and a baffle housing end 110. The initiator receiving end 108 may receive the initiator and the baffle receiving end 110 may receive the baffle, both of which are described in more detail below. Each of the segments 106A, 106B and 106C may also include a charge area 112, which is located substantially between the initiator end 108 and the baffle end 110 and in which shaped charges are located that, when activated, perforate the wellbore. The outer body 106 of the punching tool has a substantially cylindrical shape, which is characterized by having a circular cross-section at most locations along its length and a central axis 103 of a cylindrical shape. Thus, the initiator housing end 108 of each of the segments 106A, 106B, and 106C defines a cylindrical interior space in which a cylindrical object can be housed. Likewise, the baffle receiving end 110 of each of the segments 106A, 106B, and 106C defines a cylindrical interior space, and the charge area 112 also defines a cylindrical interior space.

[0034] На фиг. 1В представлен подробный вид участка перфорационного инструмента 100, показанного на фиг. 1А. На этом виде показан один из сегментов 106А, 106В, 106С наружного корпуса 106. Наружный корпус 106 характеризуется толщиной стенки, которая варьирует в соответствии с функцией конкретного места на наружном корпусе 106, при этом некоторые части являются более толстыми, а некоторые более тонкими. В частности, каждая область 112 зарядов обладает двумя перфорационными канавками 114, а именно первой перфорационной канавкой 114А и второй перфорационной канавкой 114В, которые представляют собой тонкие участки наружного корпуса 106, выполненные с возможностью пропускания взрывного импульса газа от одного или более кумулятивных зарядов, расположенных во внутреннем пространстве области 112 зарядов рядом с каждой перфорационной канавкой 114. Каждая перфорационная канавка 114 представляет собой полосу, сформированную по окружности наружного корпуса 106, при этом толщина ее стенки обычно меньше толщины стенки в другом места корпуса. Полоса проходит по окружности наружного корпуса 106 в азимутальном направлении по существу в плоскости, перпендикулярной центральной оси. Каждая перфорационная канавка 114 характеризуется наличием плоского центрального участка 116 и наклонной стенки 118, расположенной с каждой стороны центрального участка 116, которая соединяет центральный участок 116 с наружной стенкой 120 наружного корпуса 106. Первая перфорационная канавка 114А характеризуется наличием первого центрального участка 116А, первой наклонной стенки 118А и второй наклонной стенки 118В, расположенной напротив первой наклонной стенки 118А. Вторая перфорационная канавка 114 В характеризуется наличием второго центрального участка 116В, третьей наклонной стенки 118С и четвертой наклонной стенки 118D, расположенной напротив третьей наклонной стенки 118С. Наклонные стенки 118 могут быть плоскими или изогнутыми и могут образовывать с центральным участком угол, составляющий от 20 до 80 градусов. В рассматриваемом случае все наклонные стенки 118 образуют угол в 45 градусов с соответствующими центральными участками 116.[0034] In FIG. 1B is a detailed view of the portion of the punching tool 100 shown in FIG. 1A. This view shows one of the segments 106A, 106B, 106C of the outer housing 106. The outer housing 106 has a wall thickness that varies according to the function of a particular location on the outer housing 106, with some portions being thicker and some being thinner. In particular, each charge area 112 has two perforation grooves 114, namely a first perforation groove 114A and a second perforation groove 114B, which are thin portions of the outer housing 106 configured to transmit an explosive pulse of gas from one or more shaped charges located in internal space of the charge area 112 adjacent to each perforation groove 114. Each perforation groove 114 is a strip formed around the circumference of the outer housing 106, the thickness of its wall being typically less than the thickness of the wall elsewhere in the housing. The strip extends around the circumference of the outer housing 106 in an azimuthal direction substantially in a plane perpendicular to the central axis. Each perforation groove 114 is characterized by having a flat central portion 116 and an inclined wall 118 located on each side of the central portion 116 that connects the central portion 116 to the outer wall 120 of the outer housing 106. The first perforation groove 114A is characterized by a first central portion 116A, a first inclined wall 118A and a second inclined wall 118B located opposite the first inclined wall 118A. The second perforation groove 114B is characterized by having a second central portion 116B, a third inclined wall 118C, and a fourth inclined wall 118D opposite the third inclined wall 118C. The inclined walls 118 may be flat or curved and may form an angle of 20 to 80 degrees with the central portion. In this case, all of the inclined walls 118 form an angle of 45 degrees with the corresponding central sections 116.

[0035] Центральные участки 116 перфорационных канавок 114 характеризуются одинаковой шириной в аксиальном направлении перфорационного инструмента 100. Ширина центральных участков 116 выбрана таким образом, чтобы предоставить окно для проникновения образующегося в результате взрыва газа через центральный участок, рассчитанное для создания при активации заряда взрывного импульса, который проходит от центрального участка в стенку ствола скважины на желаемое расстояние и с желаемым профилем рассеивания. Если внутренний диаметр наружного корпуса 106 в области центрального участка 116 равняется D, а ширина центрального участка 116 равняется W, то отношение D/W обычно составляет от приблизительно 1 до приблизительно 100, например, от приблизительно 2 до приблизительно 10, например, приблизительно 3.[0035] The central portions 116 of the perforation grooves 114 are characterized by a uniform width in the axial direction of the perforating tool 100. The width of the central portions 116 is selected to provide a window for penetration of explosion gas through the central portion, calculated to create an explosive pulse when the charge is activated. which extends from the central section into the borehole wall at the desired distance and with the desired dispersion profile. If the inner diameter of the outer housing 106 in the region of the central portion 116 is D and the width of the central portion 116 is W, then the D/W ratio is typically from about 1 to about 100, such as about 2 to about 10, such as about 3.

[0036] В рассматриваемом случае имеется две перфорационные канавки 114, однако наружный корпус 106 может иметь любое желаемое количество перфорационных канавок 114 за счет модульности перфорационного инструмента 100, что будет более подробно объяснено ниже. Минимальное разнесение перфорационных канавок 114 обычно задается внутренними структурами перфорационного инструмента 100. В рассматриваемом случае разнесение перфорационных канавок 114 является приблизительно таким же, как и ширина центральных участков 116. В рассматриваемом случае каждый из сегментов 106А, 106В и 106С наружного корпуса 106 характеризуется наличием области 122 перегородки, проходящей от конца 110 для размещения перегородки сегмента до первой наклонной стенки 118А первой перфорационной канавки 114А; первого центрального участка 116А, проходящего от первой наклонной стенки 118А до второй наклонной стенки 118В первой перфорационной канавки 114А, расположенной напротив первой наклонной стенки 118А относительно первого центрального участка; промежуточной области 126, проходящей от второй наклонной стенки 118В первой перфорационной канавки 114А до третьей наклонной стенки 118С второй перфорационной канавки 114В; второго центрального участка 116В, проходящего от третьей наклонной стенки 118С до четвертой наклонной стенки 118D, расположенной напротив третьей наклонной стенки 118С относительно второго центрального участка 116В; и области 128 инициатора, проходящей от четвертой наклонной стенки 118D до конца 108 для размещения инициатора сегмента.[0036] In this case, there are two perforation grooves 114, however, the outer housing 106 can have any desired number of perforation grooves 114 due to the modularity of the perforation tool 100, which will be explained in more detail below. The minimum spacing of the perforation grooves 114 is typically determined by the internal structures of the punching tool 100. In the present case, the spacing of the perforation grooves 114 is approximately the same as the width of the central sections 116. In the present case, each of the segments 106A, 106B and 106C of the outer body 106 is characterized by the presence of an area 122 a partition extending from the partition end 110 of the segment to the first inclined wall 118A of the first perforation groove 114A; a first central portion 116A extending from the first inclined wall 118A to a second inclined wall 118B of the first perforation groove 114A located opposite the first inclined wall 118A relative to the first central portion; an intermediate region 126 extending from the second inclined wall 118B of the first perforation groove 114A to the third inclined wall 118C of the second perforation groove 114B; a second central portion 116B extending from a third inclined wall 118C to a fourth inclined wall 118D located opposite the third inclined wall 118C relative to the second central portion 116B; and an initiator region 128 extending from the fourth inclined wall 118D to the end 108 for housing the segment initiator.

[0037] На фиг. 1С представлен вид в разрезе перфорационного инструмента 100, показанного на фиг. 1А. В рассматриваемом случае наружный корпус 106 перфорационного инструмента 100 характеризуется наличием трех сегментов 106А, 106В и 106С, как отмечено выше. Первый и третий сегменты 106А и 106С изображены на этой фигуре по существу пустыми, чтобы отчетливо показать внутреннюю структуру стенки наружного корпуса 106. Второй сегмент 106В по существу содержит внутренние структуры перфорационного инструмента 100.[0037] In FIG. 1C is a cross-sectional view of the punching tool 100 shown in FIG. 1A. In this case, the outer body 106 of the punching tool 100 is characterized by the presence of three segments 106A, 106B and 106C, as noted above. The first and third segments 106A and 106C are shown substantially empty in this figure to clearly show the internal wall structure of the outer housing 106. The second segment 106B substantially contains the internal structures of the punching tool 100.

[0038] Перфорационный инструмент 100 включает в себя модуль 130 инициатора, множество зарядных модулей 132, в частности два разрядных модуля 132 в рассматриваемом случае, число которых соответствует числу перфорационных канавок 114 в наружном корпусе 106, и элемент 134 в форме перегородки. Два элемента 134 в форме перегородки показаны в устройстве, представленном на фиг. 1С.арядные модули 132 расположены между элементом 134 в форме перегородки и модулем 130 инициатора. Модуль 130 инициатора представляет собой цилиндрический модуль, характеризующийся наружным радиусом, который по существу совпадает с внутренним радиусом наружного корпуса 106 в области 128 инициатора.[0038] The punching tool 100 includes an initiator module 130, a plurality of charging modules 132, in particular two discharge modules 132 in this case, the number of which corresponds to the number of punching grooves 114 in the outer housing 106, and a partition-shaped element 134. Two partition-shaped elements 134 are shown in the device shown in FIG. 1C charge modules 132 are located between the partition-shaped element 134 and the initiator module 130. The initiator module 130 is a cylindrical module characterized by an outer radius that is substantially the same as the inner radius of the outer housing 106 in the initiator region 128.

[0039] Стенка наружного корпуса 106 в области 128 инициатора характеризуется наличием первой секции 136, второй секции 138 и третьей секции 140. Первая секция 136 начинается в области конца 108 для размещения инициатора наружного корпуса 106 и проходит до второй секции 138. Вторая секция 138 расположена между первой секцией 136 и третьей секцией 140. В первой секции 136 происходит сужение внутреннего диаметра наружного корпуса 106, при этом его величина уменьшается от первого значения диаметра на конце первой секции 136 до второго значения диаметра в области второй секции 138. Первое значение диаметра меньше второго значения диаметра. Конический участок внутренней стенки наружного корпуса 106 предоставляет коническую поверхность 139 для вхождения в зацепление с модулем 130 инициатора.[0039] The wall of the outer housing 106 in the initiator region 128 is characterized by the presence of a first section 136, a second section 138, and a third section 140. The first section 136 begins in the region of the initiator end 108 of the outer housing 106 and extends to the second section 138. The second section 138 is located between the first section 136 and the third section 140. In the first section 136, the inner diameter of the outer housing 106 narrows, and its value decreases from the first diameter value at the end of the first section 136 to the second diameter value in the area of the second section 138. The first diameter value is less than the second value diameter values. The conical portion of the inner wall of the outer housing 106 provides a conical surface 139 for engaging the initiator module 130.

[0040] Модуль 130 инициатора содержит печатную плату 142, расположенную в контейнере 144. Контейнер 144 содержит первый элемент 146 и второй элемент 148. Первый и второй элементы 146 и 148 могут быть разделены для извлечения печатной платы 142 из контейнера 144. Модуль 130 инициатора характеризуется по существу цилиндрической формой, имеющей первый конец 152 и второй конец 153. Первый элемент 146 характеризуется наличием контактного кольца 150 в области первого конца 152. Контактное кольцо 150 характеризуется наличием конической поверхности 154, которая соответствует конической стенке наружного корпуса 106 в первой секции 136 области 128 инициатора. Коническая поверхность 154 контактного кольца 150 имеет наружный радиус, который соответствует внутреннему радиусу стенки наружного корпуса 106 в первой секции 136, причем указанный наружный радиус линейно уменьшается к первому концу 152, в результате чего коническая поверхность 154 контактирует с конической стенкой наружного корпуса 106 в первой секции 136. Наружный радиус может по существу характеризоваться любым уменьшающимся профилем, который соответствует профилю внутреннего радиуса стенки наружного корпуса 106, например, криволинейным или наклонным. Следует отметить, что, вместо применения конических поверхностей для зацепления контактного кольца 150 со стенкой наружного корпуса 106, стенка наружного корпуса 106 может иметь полку, проходящую от правой цилиндрической стенки, а первый элемент может иметь контактное кольцо или контактный участок с прямой поверхностью для вхождения в зацепление со стенкой и концом для взаимодействия с полкой.[0040] The initiator module 130 includes a circuit board 142 located in a container 144. The container 144 contains a first element 146 and a second element 148. The first and second elements 146 and 148 can be separated to remove the circuit board 142 from the container 144. The initiator module 130 is characterized by a substantially cylindrical shape having a first end 152 and a second end 153. The first member 146 is characterized by the presence of a slip ring 150 in the region of the first end 152. The slip ring 150 is characterized by the presence of a conical surface 154 that corresponds to the conical wall of the outer housing 106 in the first section 136 of the region 128 initiator. The conical surface 154 of the slip ring 150 has an outer radius that corresponds to the inner radius of the wall of the outer housing 106 in the first section 136, which outer radius decreases linearly towards the first end 152, causing the conical surface 154 to contact the conical wall of the outer housing 106 in the first section 136. The outer radius may be substantially characterized by any decreasing profile that matches the inner radius profile of the wall of the outer housing 106, such as curved or inclined. It should be noted that, instead of using conical surfaces to engage the slip ring 150 with the wall of the outer housing 106, the wall of the outer housing 106 may have a flange extending from the right cylindrical wall, and the first element may have a slip ring or a contact portion with a straight surface for engagement with engagement with the wall and end to interact with the shelf.

[0041] Первый элемент 146 контейнера 144 характеризуется наличием центрального отверстия 156, которое вмещает детонатор 158, который располагается в модуле 130 инициатора и при таком расположении выступает через центральное отверстие 156. Второй элемент 148 содержит центральную втулку 160, которая совмещена с центральным отверстием 156 и удерживает детонатор 158 на месте. Второй элемент 148 также включает в себя множество зажимов 162, которые удерживают печатную плату 142 в положении перпендикулярно центральной оси 103. Центральная втулка 160 может быть выполнена как одно целое с вторым элементом 148 или может представлять собой отдельный элемент, который входит в зацепление с остальной частью второго элемента 148, а также с детонатором 158 и первым элементом 146.[0041] The first element 146 of the container 144 is characterized by the presence of a central hole 156, which receives a detonator 158, which is located in the initiator module 130 and, when so arranged, protrudes through the central hole 156. The second element 148 includes a central sleeve 160, which is aligned with the central hole 156 and holds the detonator 158 in place. The second element 148 also includes a plurality of clamps 162 that hold the printed circuit board 142 in a position perpendicular to the central axis 103. The central sleeve 160 may be integral with the second element 148 or may be a separate element that engages with the remaining portion. the second element 148, as well as with the detonator 158 and the first element 146.

[0042] Первый элемент 146 характеризуется наличием центрального гнезда 155, которое ограничивает центральное отверстие 156 и проходит вдоль оси модуля 130 инициатора. Центральная втулка 160 входит в центральное гнездо 155 для сборки первого элемента 146 со вторым элементом 148. Центральная втулка 160 и центральное гнездо 155 могут быть электропроводящими, чтобы обеспечить электрическое соединение модуля 130 инициатора с зарядным модулем 132, как дополнительно описано ниже. Альтернативно, центральная втулка 160 и/или центральное гнездо 155 могут быть выполнены из диэлектрических материалов, например полимерных материалов, с электропроводящими элементами, такими как провода или штыри, которые расположены внутри этих материалов, например в канавках на поверхности центральной втулки 160 и центрального гнезда 155, или расположены внутри тела центральной втулки 160 и центрального гнезда 155.[0042] The first element 146 is characterized by a central slot 155 that defines a central opening 156 and extends along the axis of the initiator module 130. The central sleeve 160 fits into the central socket 155 to assemble the first element 146 to the second element 148. The central sleeve 160 and the central socket 155 may be electrically conductive to provide electrical connection between the initiator module 130 and the charging module 132, as further described below. Alternatively, the center sleeve 160 and/or the center socket 155 may be made of dielectric materials, such as polymeric materials, with electrically conductive elements, such as wires or pins, that are located within these materials, such as in grooves on the surface of the center sleeve 160 and the center socket 155 , or located within the body of the central sleeve 160 and the central socket 155.

[0043] Центральное гнездо 155 характеризуется наличием выступа 145, который слегка выступает за конец детонатора 158 и охватывает детонатор 158. Центральное гнездо 155 характеризуется наличием трех секций, а именно первой секции, которая входит в зацепление с центральной втулкой 160, второй секции, которая удерживает детонатор 158, и третьей секции, которая ограничивается выступом 145. Каждая секция характеризуется цилиндрическим профилем. Первая секция имеет внутренний диаметр, который превышает наружный диаметр детонатора 158, чтобы обеспечить размещение центральной втулки 160. Вторая секция имеет внутренний диаметр, который является по существу таким же, как наружный диаметр детонатора 158, чтобы обеспечить удержание детонатора 158. В рассматриваемом случае первая и вторая секции характеризуются одинаковым наружным диаметром, при этом наружный диаметр двух секций может отличаться. Третья секция, ограниченная выступом 145, имеет внутренний диаметр, который является по существу таким же, как наружный диаметр детонатора 158, и наружный диаметр, который меньше наружного диаметра первой и второй секций. Выступ 145 характеризуется наличием полого конца для создания соединения по текучей среде через конец выступа 145, чтобы обеспечить баллистическое соединение с зарядным модулем 132. Выступ 145 входит в электрическую муфту зарядного модуля 132, что дополнительно описано ниже, для обеспечения электрического соединения с зарядным модулем 132.[0043] The central seat 155 is characterized by a protrusion 145 that extends slightly beyond the end of the detonator 158 and surrounds the detonator 158. The central seat 155 is characterized by three sections, namely a first section that engages the central sleeve 160, a second section that holds detonator 158, and a third section, which is limited by a projection 145. Each section is characterized by a cylindrical profile. The first section has an inner diameter that is larger than the outer diameter of the detonator 158 to accommodate the central sleeve 160. The second section has an inner diameter that is substantially the same as the outer diameter of the detonator 158 to accommodate the detonator 158. In the present case, the first and the second sections are characterized by the same outer diameter, while the outer diameter of the two sections may differ. The third section defined by protrusion 145 has an inner diameter that is substantially the same as the outer diameter of the detonator 158 and an outer diameter that is smaller than the outer diameter of the first and second sections. The protrusion 145 is characterized by having a hollow end to create a fluid connection through the end of the protrusion 145 to provide a ballistic connection to the charging module 132. The protrusion 145 engages the electrical coupling of the charging module 132, as further described below, to provide an electrical connection to the charging module 132.

[0044] В рассматриваемом случае не показаны провода для соединения детонатора 158 с источником электричества. Детонатор 158 может получать электрическую энергию посредством взаимодействия с центральной втулкой 160, например, когда детонатор 158 имеет встроенные электрические контакты. Альтернативно, детонатор 158 может характеризоваться наличием проводов. В рассматриваемом случае провода проходят через центральное отверстие 161 второго элемента 148 для обеспечения электрического соединения с контактами печатной платы 142.[0044] In this case, the wires for connecting the detonator 158 to a source of electricity are not shown. The detonator 158 may receive electrical energy through interaction with the central hub 160, for example, when the detonator 158 has built-in electrical contacts. Alternatively, the detonator 158 may be characterized by the presence of wires. In this case, wires pass through the central hole 161 of the second element 148 to provide an electrical connection to the contacts of the printed circuit board 142.

[0045] На фиг. 1D представлен вид в разрезе зарядных модулей 132 перфорационного инструмента 100. Каждый зарядный модуль 132 включает в себя раму 164, в которой расположены множество кумулятивных зарядов 166, причем каждый кумулятивный заряд расположен в гильзе 168, которая входит в зацепление с рамой 164. Каждая рама 164 характеризуется цилиндрической формой с центральной осью 165, совпадающей с центральной осью 103 перфорационного инструмента 100, когда рамы 164 установлены в перфорационном инструменте 100. Гильзы 168 расположены в отверстиях 170 рамы 164, причем отверстия 170 расположены вдоль плоскости 172, перпендикулярной центральной оси 103. Здесь плоскость 172 представлена пунктирной линией, при этом на виде, показанном на фиг. 1D, изображено ребро плоскости. В рассматриваемом случае каждая рама 164 имеет три таких отверстия 170, разнесенных на 120° в горизонтальной плоскости рамы 164. Гильзы 168 имеют чашевидную форму, чтобы соответствовать форме зарядов. Рамы 164 расположены во внутреннем пространстве наружного корпуса 106 таким образом, чтобы отверстия 170, гильзы 168 и заряды располагались рядом с перфорационной канавкой 114 наружного корпуса 106. В зависимости от размера применяемых зарядов рамы 164 могут быть выполнены таким образом, чтобы удерживать любое целесообразное количество зарядов в отверстиях, равномерно разнесенных в горизонтальной плоскости рамы. Следовательно, два, три, четыре, пять или более зарядов могут быть расположены в раме, которая подобна рассматриваемым рамам 164, путем изменения конфигурации отверстий рамы.[0045] In FIG. 1D is a cross-sectional view of the charging modules 132 of the punching tool 100. Each charging module 132 includes a frame 164 in which a plurality of shaped charges 166 are disposed, each shaped charge located in a sleeve 168 that engages the frame 164. Each frame 164 characterized by a cylindrical shape with a central axis 165 coinciding with the central axis 103 of the punching tool 100 when the frames 164 are installed in the punching tool 100. The sleeves 168 are located in the holes 170 of the frame 164, the holes 170 being located along a plane 172 perpendicular to the central axis 103. Here the plane 172 is represented by a dotted line, while in the view shown in FIG. 1D, an edge of the plane is shown. In this case, each frame 164 has three such holes 170 spaced 120° apart in the horizontal plane of the frame 164. The cartridges 168 are cupped to conform to the shape of the charges. The frames 164 are located in the interior of the outer housing 106 so that the holes 170, cartridges 168 and charges are located adjacent to the perforation groove 114 of the outer housing 106. Depending on the size of the charges used, the frames 164 can be configured to hold any practical number of charges in holes evenly spaced in the horizontal plane of the frame. Therefore, two, three, four, five or more charges can be arranged in a frame that is similar to the subject frames 164 by changing the configuration of the frame openings.

[0046] Рамы 164 изготовлены из полимерного материала, такого как полипропилен, полиуретан или другой прочный полимерный материал. Рамы 164 могут изготавливаться посредством технологий литья, формовычитания (например, лазерного скрайбирования) или трехмерной печати. Как показано на фиг. 1B-1D, рамы 164 выполнены с возможностью штабелирования, так что любое количество рам 164 может быть расположено внутри перфорационного инструмента. Обычно количество рам 164, расположенных в перфорационном инструменте, будет соответствовать количеству перфорационных канавок 114 в наружном корпусе 106, но большее или меньшее количество рам 164 может, в принципе, размещаться в наружном корпусе 106. Кроме того, рамы 164 выполнены с возможностью поворота внутри наружного корпуса 106 для ориентации направления взрыва любым желаемым образом. Перфорационные канавки 114, которые проходят полностью вокруг корпуса 106, по существу позволяют ориентировать кумулятивный заряд в любом азимутальном направлении. Перфорационные канавки 114 одинаково подвержены пробитию кумулятивными зарядами, расположенными внутри рам 164 рядом с перфорационными канавками 114, при любом значении азимута. Возможность поворота рам 164 позволяет наводить кумулятивные заряды, удерживаемые рамами 164, в любом направлении внутри перфорационного инструмента без какого-либо ограничения. Таким образом, корпус 106 перфорационного инструмента 100 не нужно располагать или ориентировать в соответствии с некоторым углом поворота, чтобы позволить реактивным струям кумулятивных зарядов распространяться в желаемом направлении.[0046] The frames 164 are made of a polymeric material such as polypropylene, polyurethane, or other durable polymeric material. Frames 164 may be manufactured using casting, subtractive forming (eg, laser scribing), or 3D printing techniques. As shown in FIG. 1B-1D, frames 164 are stackable such that any number of frames 164 can be positioned within the punching tool. Typically, the number of frames 164 located in the punching tool will correspond to the number of perforation grooves 114 in the outer housing 106, but more or fewer frames 164 may, in principle, be located in the outer housing 106. In addition, the frames 164 are rotatable within the outer housing 106. housing 106 to orient the direction of the explosion in any desired manner. The perforation grooves 114, which extend completely around the housing 106, essentially allow the shaped charge to be oriented in any azimuthal direction. The perforation grooves 114 are equally susceptible to penetration by shaped charges located within the frames 164 adjacent to the perforation grooves 114 at any azimuth. The rotatability of the frames 164 allows the shaped charges held by the frames 164 to be directed in any direction within the punching tool without any restriction. Thus, the body 106 of the punching tool 100 does not need to be positioned or oriented according to a certain rotation angle to allow the shaped charge jets to propagate in the desired direction.

[0047] Каждая из рам 164 характеризуется наличием центрального прохода 174, который ориентирован в аксиальном направлении в центре рамы 164. Электрический проводник 176 расположен проходящим через центральный проход 174 каждой рамы 164. В рассматриваемом случае каждая рама 164 характеризуется наличием электрического проводника 176, расположенного в ее центральном проходе 174. Каждый электрический проводник 176 контактирует с внутренней стенкой 178 прохода 174, но в некоторых случаях между электрическим проводником 176 и внутренней стенкой 178 может быть предусмотрено свободное пространство. Такое пространство может представлять собой непрерывное кольцевое пространство или может быть, при необходимости, прерывистым.[0047] Each of the frames 164 is characterized by a central passage 174 that is oriented axially at the center of the frame 164. An electrical conductor 176 is positioned extending through the central passage 174 of each frame 164. In the present case, each frame 164 is characterized by an electrical conductor 176 located in its central passage 174. Each electrical conductor 176 contacts the inner wall 178 of the passage 174, but in some cases a free space may be provided between the electrical conductor 176 and the inner wall 178. Such space may be a continuous annular space or may be discontinuous if necessary.

[0048] Каждый электрический проводник 176 характеризуется наличием первого конца 180 и второго конца 182, который расположен напротив первого конца 180. Первый конец 180 характеризуется наличием соединительной муфты 184. Соединительная муфта 184 имеет первый диаметр, а остальная часть электрического проводника 176 имеет второй диаметр. В рассматриваемом случае первый диаметр больше второго диаметра. В соединительную муфту может входить соединительный участок другого модуля, такого как модуль 130 инициатора или другая рама 164. Второй конец 182 каждого электрического проводника 176 выступает за пределы рамы 164, обеспечивая соединение, которое может служить для присоединения рамы 164 к другой раме 164, модулю 130 инициатора или элементу 134 в форме перегородки. Когда зарядные модули 132 и модуль 130 инициатора установлены в перфорационный инструмент 100, в соединительную муфту 184 рамы 164 входит участок детонатора 158, который проходит через первый элемент 146 модуля 130 инициатора. В этом варианте осуществления центральный проход 174 характеризуется наличием первой секции 186 с первым диаметром и второй секции 188 со вторым диаметром. В рассматриваемом случае первый диаметр больше второго диаметра. При этом второй диаметр второй секции 188 центрального прохода 174 является по существу таким же, как наружный диаметр электрического проводника 176, а первый диаметр центрального прохода 174 является по существу таким же, как наружный диаметр соединительной муфты 184. Следовательно, наружная поверхность соединительной муфты 184 контактирует с первой секцией 186 центрального прохода 174, а остальная часть электрического проводника 176 контактирует со второй секцией 188 центрального прохода 174, так что между электрическим проводником 176 и центральным проходом 174 по существу отсутствует свободное место. В рассматриваемом случае соединительная муфта 184 имеет коническую наружную поверхность в том месте, где соединительная муфта 184 соединяется с остальной частью электрического проводника 176. Коническая наружная поверхность соединительной муфты контактирует с подобным коническим участком внутренней стенки 178 центрального прохода 174, который соединяет первую секцию 186 и вторую секцию 188 центрального прохода 174. Как отмечено выше, при необходимости, эта конструкция позволяет обеспечить наличие свободного пространства между электрическим проводником 176 и второй секцией 188 центрального прохода 174.[0048] Each electrical conductor 176 is characterized by having a first end 180 and a second end 182 that is positioned opposite the first end 180. The first end 180 is characterized by a coupling 184. The coupling 184 has a first diameter, and the remainder of the electrical conductor 176 has a second diameter. In the case under consideration, the first diameter is larger than the second diameter. The coupler may include a connecting portion of another module, such as an initiator module 130 or another frame 164. A second end 182 of each electrical conductor 176 extends beyond the frame 164 to provide a connection that can serve to connect the frame 164 to another frame 164, module 130 initiator or partition-shaped element 134. When the charging modules 132 and the initiator module 130 are installed in the perforating tool 100, the coupling 184 of the frame 164 receives a portion of the detonator 158 that extends through the first element 146 of the initiator module 130. In this embodiment, the central passage 174 is characterized by having a first section 186 with a first diameter and a second section 188 with a second diameter. In the case under consideration, the first diameter is larger than the second diameter. Here, the second diameter of the second section 188 of the central passage 174 is substantially the same as the outer diameter of the electrical conductor 176, and the first diameter of the central passage 174 is substantially the same as the outer diameter of the coupling 184. Therefore, the outer surface of the coupling 184 is in contact with the first section 186 of the central passage 174, and the remainder of the electrical conductor 176 is in contact with the second section 188 of the central passage 174, so that there is essentially no free space between the electrical conductor 176 and the central passage 174. In the present case, the coupling 184 has a conical outer surface at the location where the coupling 184 connects to the remainder of the electrical conductor 176. The conical outer surface of the coupling contacts a similar conical portion of the inner wall 178 of the central passage 174 that connects the first section 186 and the second section 188 of the center passage 174. As noted above, if necessary, this design allows for space between the electrical conductor 176 and the second section 188 of the center passage 174.

[0049] В случае каждой рамы 164 капсюль 190 расположен внутри электрического проводника 176 рядом с отверстиями 170 рамы и рядом с кумулятивными зарядами 166. Капсюль 190 изготовлен из легковоспламеняющегося материала, который служит в качестве источника воспламенения кумулятивных зарядов. В отличие от стандартных инициирующих зарядов, применяемых в скважинных инструментах, капсюль 190 не имеет прямого физического соединения с источником энергии, например детонирующего шнура. Капсюль 190 представляет собой просто формованный объем легковоспламеняющегося материала, который может быть заключен в оболочку и который расположен внутри электрического проводника 176. Следовательно, капсюль 190 является беспроводным. Капсюль 190 вкладывают в электрический проводник 176 до установки рамы 164 в контейнер 144. В этом варианте осуществления электрический проводник 176 характеризуется наличием ориентирующего выступа 192 на одном конце электрического проводника 176, чтобы способствовать надлежащему размещению капсюля 190 относительно кумулятивных зарядов. В рассматриваемом случае ориентирующий выступ 192 расположен на втором конце 182 электрического проводника 176, при этом ориентирующий выступ 192 может быть расположен рядом с первым концом 180 электрического проводника 176.[0049] In the case of each frame 164, a primer 190 is located within an electrical conductor 176 adjacent to the frame openings 170 and adjacent to the shaped charges 166. The primer 190 is made of a flammable material that serves as an ignition source for the shaped charges. Unlike standard initiating charges used in downhole tools, the primer 190 does not have a direct physical connection to a power source, such as a detonating cord. The capsule 190 is simply a molded volume of flammable material that can be encased and which is located within the electrical conductor 176. Therefore, the capsule 190 is wireless. The primer 190 is inserted into the electrical conductor 176 prior to installing the frame 164 into the container 144. In this embodiment, the electrical conductor 176 is characterized by having an orientation protrusion 192 at one end of the electrical conductor 176 to assist in proper placement of the primer 190 relative to the shaped charges. In the present case, the orientation protrusion 192 is located at the second end 182 of the electrical conductor 176, and the orientation protrusion 192 may be located adjacent to the first end 180 of the electrical conductor 176.

[0050] Чтобы зафиксировать капсюль 190 внутри электрического проводника 176, в желаемом месте внутри электрического проводника 176 расположен ограничитель 194. Ограничитель 194 может представлять собой съемный элемент, такой как пружинное стопорное кольцо, или выдвижной элемент, который может проходить по всей окружности электрического проводника 176 или по части его окружности. В любом случае ограничитель 194 может быть извлечен или переставлен для обеспечения размещение капсюля 190 между ограничителем 194 и ориентирующим выступом 192. На фиг. 1D капсюль 190 меньше пространства между ориентирующим выступом 192 и ограничителем 194.[0050] To secure the capsule 190 within the electrical conductor 176, a stopper 194 is located at a desired location within the electrical conductor 176. The stopper 194 may be a removable member, such as a snap ring, or a retractable member that may extend around the entire circumference of the electrical conductor 176 or along part of its circumference. In either case, stopper 194 may be removed or repositioned to accommodate primer 190 between stopper 194 and alignment protrusion 192. FIG. The 1D capsule 190 is smaller than the space between the orientation projection 192 and the stopper 194.

[0051] В других вариантах осуществления капсюль 190 может иметь такой размер, чтобы проходить по существу от первого конца 180 до второго конца 182 электрического проводника 176. В таких случаях капсюль 190 может быть зафиксирован между ориентирующим выступом 192 первого электрического проводника 176 и ориентирующим выступом 192 второго электрического проводника 196. Таким образом, исходя из фиг. 1D, капсюль 190 может проходить от ориентирующего выступа 192 на втором конце 182 первого электрического проводника 176 к первому концу 180 первого электрического проводника 176 и может быть зафиксирован между ориентирующим выступом 192 первого электрического проводника 176 и вторым концом 182 второго электрического проводника 176, который расположен напротив первого конца 182 первого электрического проводника 176. Наличие отдельного ограничителя 194, как показано на фиг. 1D, позволяет применять капсюли 190 меньшего размера.[0051] In other embodiments, capsule 190 may be sized to extend substantially from first end 180 to second end 182 of electrical conductor 176. In such cases, capsule 190 may be secured between alignment projection 192 of first electrical conductor 176 and alignment projection 192 second electrical conductor 196. Thus, based on FIG. 1D, capsule 190 may extend from an orientation projection 192 on a second end 182 of the first electrical conductor 176 to a first end 180 of the first electrical conductor 176 and may be secured between an orientation projection 192 of the first electrical conductor 176 and a second end 182 of the second electrical conductor 176 that is opposed. the first end 182 of the first electrical conductor 176. The presence of a separate limiter 194, as shown in FIG. 1D, allows the use of smaller 190 capsules.

[0052] Отверстие в электрическом проводнике 176, расположенное рядом с аналогичным отверстием во внутренней стенке 178 центрального прохода 174, обеспечивает соединение по текучей среде внутреннего пространства электрического проводника 176 через раму 164 с кумулятивными зарядами 166. Каждый электрический проводник 176 обеспечивает проходящее по всей его длине соединение по текучей среде детонатора 158 с капсюлям 190. Следовательно, электрический проводник 176 обеспечивает электрическое и баллистическое соединение модуля 130 инициатора с кумулятивными зарядами 166. Когда печатная плата 142 выдает электрический импульс, указанный электрический импульс передается детонатору 158 и первому электрическому проводнику 176 первой рамы 164, которые расположены рядом с модулем 130 инициатора. Электрический импульс передается первым электрическим проводником 176 через первую раму 164 к капсюлю 190 первого электрического проводника 176. Детонатор 158 воспламеняется под воздействием электрического разряда, подаваемого печатной платой, и свободно распространяющийся взрыв от детонатора 158 перемещается по первому электрическому проводнику 176 к первому капсюлю 190, вызывая его воспламенение. Взрыв первого капсюля 190 вызывает срабатывание кумулятивных зарядов 166, расположенных рядом с первым капсюлем 190. Взрыв первого капсюля 190 также распространяется по первому электрическому проводнику 176 к его второму концу совместно с электрическим импульсом от запальной цепи печатной платы 142. Второй конец первого электрического проводника сопряжен с соединительной муфтой 184 второго электрического проводника 176 второй рамы 164, обеспечивая тем самым сообщение по текучей среде и электрическое соединение между первым электрическим проводником 176 и вторым электрическим проводником 176. Свободно распространяющийся взрыв и электрический импульс проходят от первого электрического проводника 176 во второй электрический проводник 176 ко второму капсюлю 190, вызывая срабатывание и воспламенение кумулятивных зарядов, расположенных рядом со вторым капсюлем 190. Взрыв кумулятивных зарядов 166 настроен таким образом, чтобы проникать через перфорационные канавки 114 наружного корпуса 106 с достаточной энергией для продолжения распространения в ствол скважины и через стенку ствола в пласт. Таким образом, любое количество кумулятивных зарядов 166 может быть активировано с применением структуры перфорационного инструмента 100, показанного на фиг. 1A-1D.[0052] An opening in the electrical conductor 176, located adjacent to a similar opening in the inner wall 178 of the central passage 174, provides a fluid connection to the interior of the electrical conductor 176 through the frame 164 with shaped charges 166. Each electrical conductor 176 provides a fluid connection along its entire length. fluid connection of the detonator 158 to the primers 190. Therefore, the electrical conductor 176 provides electrical and ballistic connection between the initiator module 130 and the shaped charges 166. When the circuit board 142 outputs an electrical impulse, said electrical impulse is transmitted to the detonator 158 and the first electrical conductor 176 of the first frame 164 , which are located adjacent to the initiator module 130. The electrical impulse is transmitted by the first electrical conductor 176 through the first frame 164 to the primer 190 of the first electrical conductor 176. The detonator 158 is ignited by the electrical discharge supplied by the circuit board, and a free-propagating explosion from the detonator 158 travels along the first electrical conductor 176 to the first primer 190, causing its ignition. The explosion of the first primer 190 triggers the shaped charges 166 located adjacent to the first primer 190. The explosion of the first primer 190 also propagates along the first electrical conductor 176 to its second end in conjunction with an electrical impulse from the ignition circuit of the printed circuit board 142. The second end of the first electrical conductor is coupled to coupling 184 of the second electrical conductor 176 of the second frame 164, thereby providing fluid communication and electrical connection between the first electrical conductor 176 and the second electrical conductor 176. A freely propagating explosion and electrical impulse passes from the first electrical conductor 176 to the second electrical conductor 176 to to the second primer 190, causing the shaped charges located adjacent to the second primer 190 to operate and ignite. The explosion of the shaped charges 166 is configured to penetrate the perforations 114 of the outer housing 106 with sufficient energy to continue propagating into the wellbore and through the borehole wall into the formation . Thus, any number of shaped charges 166 can be activated using the structure of the perforating tool 100 shown in FIG. 1A-1D.

[0053] Вышеописанные структуры позволяют активировать перфорационные заряды в перфорационном инструменте без применения поводов для передачи энергии. Детонатор активируют в модуле инициатора посредством воздействия электрического тока, после чего прямая передача баллистической энергии от детонатора активирует первый капсюль, который, в рассматриваемом случае, представляет собой инициирующий заряд. Передача баллистической энергии, возникающей в результате активации первого инициирующего заряда, активирует первый перфорационный заряд, который расположен рядом с первым инициирующим зарядом. Передача баллистической энергии, возникающей в результате активации первого инициирующего заряда, также активирует второй инициирующий заряд, расположенный рядом с первым инициирующим зарядом. Передача баллистической энергии, возникающей в результат активации второго инициирующего заряда, в свою очередь, активирует второй перфорационный заряд, расположенный рядом со вторым инициирующим зарядом. Таким образом, скважинный перфоратор, состоящий из нескольких перфорационных зарядов, может быть полностью активирован по существу без применения поводов. Единственное проводное соединение в этой структуре проходит от запальной цепи печатной платы к детонатору в модуле инициатора. В случае применения беспроводного модуля инициатора совместно с вышеуказанными структурами, перфорационный инструмент будет полностью беспроводным.[0053] The above-described structures allow the perforation charges to be activated in the perforation tool without the use of drives to transmit energy. The detonator is activated in the initiator module by electrical current, after which direct transfer of ballistic energy from the detonator activates the first primer, which in this case is the initiating charge. The transfer of ballistic energy resulting from the activation of the first primer charge activates the first perforation charge, which is located adjacent to the first primer charge. The transfer of ballistic energy resulting from the activation of the first primer charge also activates a second primer charge located adjacent to the first primer charge. The transfer of ballistic energy resulting from the activation of the second primer charge, in turn, activates a second perforation charge located adjacent to the second primer charge. In this way, a downhole gun consisting of multiple perforating charges can be fully activated essentially without the use of drives. The only wiring connection in this structure is from the PCB ignition circuit to the detonator in the initiator module. If the wireless initiator module is used in conjunction with the above structures, the punching tool will be completely wireless.

[0054] Печатная плата 142 также электрически соединена с электрическим проводником 176, который обеспечивает подачу электрической энергии через рамы 164. Модуль 130 инициатора включает в себя соединитель 141 с центральным проходом для расположения в нем детонатора 158. Соединитель 141 выступает из модуля 130 инициатора подобно детонатору 158 и электрически соединятся с соединительной муфтой 184 электрического проводника 176. Втулка 160 вставляется в соединитель 141, и детонатор 158, удерживаемый во втулке 160, проходит через соединитель 141 и выступает в электрический проводник 176 при соединении модуля 130 инициатора с зарядным модулем 132.[0054] The circuit board 142 is also electrically coupled to an electrical conductor 176 that provides electrical power through the frames 164. The initiator module 130 includes a connector 141 with a central passage for housing the detonator 158. The connector 141 protrudes from the initiator module 130 like a detonator. 158 and electrically coupled to connector 184 of electrical conductor 176. Bushing 160 is inserted into connector 141, and detonator 158, held in bushing 160, passes through connector 141 and protrudes into electrical conductor 176 when initiator module 130 is coupled to charging module 132.

[0055] Элемент 134 в форме перегородки представляет собой конструктивно прочный объект с высокой плотностью, который изготовлен, например, из стали. В рассматриваемом случае элемент 134 в форме перегородки характеризуется наличием цилиндрического тела 147, но, как правило, он имеет такую форму, чтобы соответствовать профилю поперечного сечения наружного корпуса 106. Элемент 134 в форме перегородки расположен в области 122 перегородки наружного корпуса 106. Как показано на фиг. 1С, элемент 134 в форме перегородки вставляют в область 122 перегородки второго сегмента 106В наружного корпуса 106 таким образом, чтобы первый конец 167 элемента 134 в форме перегородки сопрягался с выступом второго конца 182 электрического проводника 176 посредством проводника 177 перегородки, вставленного через центральный проход 175 элемента 134 в форме перегородки, который проходит от первого конца 167 до второго конца 163 цилиндрического тела 147 элемента 134 в форме перегородки. Как отмечено выше, цилиндрическое тело 147 элемента 134 в форме перегородки изготовлено из конструктивно прочного материала, который может быть электропроводящим или диэлектрическим материалом. Проводник 177 перегородки характеризуется наличием первого конца 173 и второго конца 171, который расположен напротив первого конца 173. Первый конец 173 характеризуется наличием соединительной муфты 169, которая выступает в области первого конца 167 элемента 134 в форме перегородки и в которую входит электрический проводник другого модуля, например второй конец 182 электрического проводника 176 рамы 164 или соединитель 141 модуля 130 инициатора, который выступает из модуля 130 инициатора. Второй конец 171 проводника 177 представляет собой штыревидную структуру с закругленным концом, проходящим в гнездо 179 на втором конце 163 элемента 134 в форме перегородки. Гнездо 179 выполнено с возможностью соединения только со вторым элементом 148 модуля 130 инициатора, чтобы печатная плата 142, установленная во втором элементе 148, была по существу защищена от воздействия, возникающего в результате детонации кумулятивных зарядов в зарядном модуле 132. На фиг. 1С два элемента 134 в форме перегородки установлены с двух концов узла, чтобы изолировать взрывы, происходящие в зарядных модулях 132.[0055] The partition-shaped member 134 is a structurally strong, high-density object that is made, for example, from steel. In this case, the baffle-shaped element 134 is characterized by a cylindrical body 147, but is typically shaped to match the cross-sectional profile of the outer housing 106. The baffle-shaped element 134 is located in the baffle region 122 of the outer housing 106. As shown in fig. 1C, the baffle-shaped element 134 is inserted into the baffle area 122 of the second segment 106B of the outer housing 106 such that the first end 167 of the baffle-shaped element 134 mates with the protrusion of the second end 182 of the electrical conductor 176 by the baffle conductor 177 inserted through the central passage 175 of the element. 134 in the form of a partition, which extends from the first end 167 to the second end 163 of the cylindrical body 147 of the element 134 in the form of partition. As noted above, the cylindrical body 147 of the partition-shaped element 134 is made of a structurally sound material, which may be an electrically conductive or dielectric material. The partition conductor 177 is characterized by having a first end 173 and a second end 171 that is located opposite the first end 173. The first end 173 is characterized by having a coupling 169 that protrudes in the region of the first end 167 of the partition-shaped element 134 and into which the electrical conductor of the other module is received. for example, the second end 182 of the electrical conductor 176 of the frame 164 or the connector 141 of the initiator module 130 that protrudes from the initiator module 130. The second end 171 of the conductor 177 is a pin-like structure with a rounded end extending into a socket 179 on the second end 163 of the baffle-shaped element 134. Receptacle 179 is configured to connect only to the second element 148 of the initiator module 130 so that the circuit board 142 mounted in the second element 148 is substantially protected from the effects resulting from detonation of the shaped charges in the charging module 132. FIG. 1C, two baffle-shaped elements 134 are installed at two ends of the assembly to isolate explosions occurring in the charging modules 132.

[0056] Элемент 134 в форме перегородки вставляется в корпус 106 и упирается в уступ 159 наружного корпуса 106, который отмечает границу между областью 122 перегородки наружного корпуса 106 и областью 112 зарядов. В рассматриваемом случае элемент 134 в форме перегородки представляет собой цилиндрический объект, но, как правило, он имеет форму, соответствующую профилю корпуса 106. Элемент 134 в форме перегородки характеризуется наличием фиксирующей полки 157, которая входит в зацепление с краем 143 первого сегмента 106А наружного корпуса 106, который модульно входит в зацепление со вторым сегментом 106В, как описано выше. Край 143 наружного корпуса 106 обеспечивает надежную фиксацию элемента 134 в форме перегородки между краем 143 одного сегмента корпуса и уступом 159 другого сегмента корпуса, надежно удерживая элемент 134 в форме перегородки в области 122 перегородки сегмента корпуса.[0056] The baffle-shaped member 134 is inserted into the housing 106 and abuts a shoulder 159 of the outer housing 106 that marks the boundary between the baffle region 122 of the outer housing 106 and the charge region 112. In this case, the partition-shaped element 134 is a cylindrical object, but, as a rule, it has a shape corresponding to the profile of the housing 106. The partition-shaped element 134 is characterized by the presence of a locking flange 157, which engages with the edge 143 of the first outer housing segment 106A 106, which modularly engages with the second segment 106B, as described above. The edge 143 of the outer housing 106 securely latches the baffle-shaped member 134 between the edge 143 of one housing segment and the shoulder 159 of the other housing segment, securely holding the baffle-shaped member 134 in the baffle region 122 of the housing segment.

[0057] Первое уплотнение расположено в канавке 153 под первое уплотнение элемента 134 в форме перегородки, которая расположена возле его первого конца 167, и между элементом 134 в форме перегородки и вторым сегментом 106В корпуса. Второе уплотнение расположено в канавке 151 под второе уплотнение и между первым сегментом 106А корпуса возле края 143 и элементом 134 в форме перегородки. Канавка 153 под первое уплотнение расположена в боковой стенке элемента 134 в форме перегородки, которая проходит от фиксирующей полки 157 к первому концу 167 элемента 134 в форме перегородки и характеризуется первым диаметром. Канавка 151 под второе уплотнение расположена в боковой стенке элемента 134 в форме перегородки, которая проходит от фиксирующей полки 157 ко второму концу 163 элемента 134 в форме перегородки и характеризуется вторым диаметром. Следовательно, фиксирующая полка 157 располагается между канавкой 153 под первое уплотнение и канавкой 151 под второе уплотнение, и канавки 153 и 151 под первое и второе уплотнения обеспечивают уплотнение между элементом 134 в форме перегородки и соответствующими первым и вторым сегментами 106А и 106В корпуса. Первый диаметр боковой стенки элемента 134 в форме перегородки между первым концом 167 и фиксирующей полкой 157 больше второго диаметра боковой стенки между фиксирующей полкой 157 и вторым концом 163, так что фиксирующая полка 157 может обеспечить надежную фиксацию местоположения элемента 134 в форме перегородки в наружном корпусе 106.[0057] The first seal is located in the first seal groove 153 of the baffle element 134, which is located near its first end 167, and between the baffle element 134 and the second housing segment 106B. The second seal is located in the second seal groove 151 and between the first housing segment 106A near the edge 143 and the baffle-shaped member 134. The first seal groove 153 is located in the side wall of the baffle member 134, which extends from the locking flange 157 to the first end 167 of the baffle member 134 and has a first diameter. The second seal groove 151 is located in the side wall of the baffle element 134, which extends from the locking flange 157 to the second end 163 of the baffle element 134 and has a second diameter. Therefore, the locking shelf 157 is located between the first seal groove 153 and the second seal groove 151, and the first and second seal grooves 153 and 151 provide a seal between the baffle-shaped member 134 and the corresponding first and second housing segments 106A and 106B. The first diameter of the side wall of the partition-shaped member 134 between the first end 167 and the locking shelf 157 is larger than the second diameter of the side wall between the fixing flange 157 and the second end 163, so that the fixing shelf 157 can securely fix the location of the partition-shaped member 134 in the outer housing 106 .

[0058] Элемент 134 в форме перегородки характеризуется наличием выемки 149, выполненной в его первом конце 167. Центральный проход 175 элемента 134 в форме перегородки образован в центральной области выемки 149. Выемка 149 облегчает вставку проводника 177 в центральный проход, а также его извлечение из указанного прохода. Второй конец 163 элемента 134 в форме перегородки выполнен, в целом, для примыкания к модулю 130 инициатора, а первый конец 167 элемента 134 в форме перегородки выполнен для сопряжения с зарядным модулем 132. В рассматриваемом случае первый конец 167 элемента 134 в форме перегородки не примыкает к зарядному модулю 132, так как проводники двух компонентов выступают и входят в зацепление без примыкания модулей. Путем уменьшения расстояния, на которое выступают проводники двух модулей, зарядный модуль 132 может быть расположен достаточно близко к элементу 134 в форме перегородки, чтобы примыкать к первому концу 167 элемента 134 в форме перегородки. Следует отметить, что элемент 134 в форме перегородки является радиально симметричным, так что угловая ориентация элемента 134 в форме перегородки в наружном корпусе 106 не влияет на его функционирование.[0058] The septum-shaped element 134 is characterized by having a recess 149 formed at its first end 167. The central passage 175 of the septum-shaped element 134 is formed in the central region of the recess 149. The recess 149 facilitates the insertion of the conductor 177 into the central passage, as well as its removal from the specified passage. The second end 163 of the baffle-shaped element 134 is configured generally to abut the initiator module 130, and the first end 167 of the baffle-shaped element 134 is configured to interface with the charging module 132. In the present case, the first end 167 of the baffle-shaped element 134 is not adjacent to the charging module 132, since the conductors of the two components protrude and engage without the modules being adjacent. By reducing the distance over which the conductors of the two modules extend, the charging module 132 can be located close enough to the baffle element 134 to abut the first end 167 of the baffle element 134. It should be noted that the baffle element 134 is radially symmetrical such that the angular orientation of the baffle element 134 in the outer housing 106 does not affect its operation.

[0059] На фиг. 2А представлен вид в разрезе перфорационного инструмента 200 в транспортной конфигурации в соответствии с другим вариантом осуществления. Перфорационный инструмент 200 группирует модуль 202 инициатора и зарядный модуль 204 в качестве единого пакета для транспортировки. Модуль 202 инициатора аналогичен модулю 130 инициатора, показанному на фиг. 1C-1D, с двухкомпонентным контейнером 206, вмещающим печатную плату 208 и детонатор 210. Детонатор 210 расположен на первом конце 212 модуля 202 инициатора, при этом модуль 202 инициатора соединен с элементом 214 в форме перегородки в области второго конца 216 модуля 202 инициатора. Элемент 214 в форме перегородки расположен между модулем 202 инициатора и зарядным модулем 204 внутри перфорационного инструмента 200, при этом детонатор 210 отстоит от зарядного модуля 204, в результате чего перфорационный инструмент 200 может транспортироваться с детонатором и зарядами в качестве единого пакета без возможности непреднамеренного возгорания. Электрический соединитель 217 выступает из второго конца 216 модуля 202 инициатора и входит в зацепление с гнездом 219 элемента 214 в форме перегородки, при этом проводник 221 перегородки расположен в гнезде 219 и проходит через элемент 214 в форме перегородки. В рассматриваемом случае электрический соединитель 217 является цилиндрическим, но в других вариантах осуществления электрический соединитель 217 может представлять собой штыри или скобы, которые входят в зацепление с одним или более гнездами 219 аналогичной формы. Электрический соединитель 217 обеспечивает электрическую непрерывность между элементом 214 в форме перегородки и модулем 202 инициатора. Элемент 214 в форме перегородки может быть электропроводящим. В таких случаях изолирующий элемент 223 проходит через элемент 214 в форме перегородки между цилиндрическим телом 147 и проводником 221 перегородки, предотвращая тем самым возникновение короткого замыкания через элемент 214 в форме перегородки. Изолирующий элемент 223 расположен в центральном проходе 175 цилиндрического тела 147 (фиг. 1С) и, в рассматриваемом случае, непрерывно облицовывает центральный проход 175. Следовательно, в рассматриваемом случае изолирующий элемент 223 представляет собой гильзу. В других случаях изолирующий элемент 223 может быть распоркой вместо гильзы или в дополнении к ней. В этих случаях изолирующий элемент 223 может не быть непрерывным или может иметь проходы или отверстия, которые образуют свободное пространство между цилиндрическим телом 147 и проводником 221 перегородки. Если элемент 214 в форме перегородки не является электропроводящим, изолирующий элемент 223 может отсутствовать.[0059] In FIG. 2A is a cross-sectional view of a punching tool 200 in a transport configuration in accordance with another embodiment. The punching tool 200 groups the initiator module 202 and the charging module 204 as a single shipping package. Initiator module 202 is similar to initiator module 130 shown in FIG. 1C-1D, with a two-piece container 206 housing a circuit board 208 and a detonator 210. The detonator 210 is located at the first end 212 of the initiator module 202, with the initiator module 202 connected to a partition-shaped element 214 in the region of the second end 216 of the initiator module 202. A baffle-shaped member 214 is located between the initiator module 202 and the charging module 204 within the perforating tool 200, with the detonator 210 spaced from the charging module 204, whereby the perforating tool 200 can be transported with the detonator and charges as a single package without the possibility of unintentional combustion. An electrical connector 217 projects from the second end 216 of the initiator module 202 and engages a socket 219 of the baffle element 214, with the baffle conductor 221 located in the socket 219 and passing through the baffle element 214. In this case, the electrical connector 217 is cylindrical, but in other embodiments, the electrical connector 217 may be pins or staples that engage one or more similarly shaped receptacles 219. Electrical connector 217 provides electrical continuity between baffle element 214 and initiator module 202. The partition-shaped element 214 may be electrically conductive. In such cases, the insulating member 223 extends through the baffle member 214 between the cylindrical body 147 and the baffle conductor 221, thereby preventing a short circuit through the baffle member 214 from occurring. The insulating element 223 is located in the central passage 175 of the cylindrical body 147 (Fig. 1C) and, in the present case, continuously lines the central passage 175. Therefore, in the present case, the insulating element 223 is a sleeve. In other cases, the insulating element 223 may be a spacer instead of or in addition to the sleeve. In these cases, the insulating element 223 may not be continuous or may have passages or openings that define a free space between the cylindrical body 147 and the partition conductor 221. If the partition-shaped element 214 is not electrically conductive, the insulating element 223 may be missing.

[0060] Электрический соединитель 217 может быть выполнен отдельно от модуля 202 инициатора. В одном случае электрический соединитель 217 может быть полосой электрического контакта, которая располагается внутри фасонного гнезда 219. На фиг. 2В представлен подробный вид участка перфорационного инструмента в соответствии с одним вариантом осуществления. На фиг. 2В показан вариант осуществления, в котором полоса 217А электрического контакта расположена в фасонном гнезде 219 для обеспечения электрического соединения печатной платы 208 с проводником 221 перегородки. Полоса 217А электрического контакта представляет собой по существу цилиндрический электропроводящий элемент, который располагается в фасонном гнезде 219 и позволяет вращать на 360 градусов элементы, находящиеся в электрическом соединении с ним, с сохранением электрического соединения. Полоса 217А электрического контакта имеет открытую середину, так что проводник 221 перегородки может быть вставлен в середину полосы 217А электрического контакта. В рассматриваемом случае полоса 217А электрического контакта, в частности, обеспечивает электрическое соединение с проводником 221 перегородки при повороте проводника 221 перегородки на любой угол.[0060] Electrical connector 217 may be configured separately from initiator module 202. In one case, the electrical connector 217 may be an electrical contact strip that is located within the molded receptacle 219. In FIG. 2B is a detailed view of a perforation tool portion in accordance with one embodiment. In fig. 2B shows an embodiment in which an electrical contact strip 217A is located in a molded receptacle 219 to provide an electrical connection between the circuit board 208 and the partition conductor 221. The electrical contact strip 217A is a substantially cylindrical electrically conductive member that is located in the molded receptacle 219 and allows the members in electrical connection thereto to be rotated 360 degrees while maintaining the electrical connection. The electrical contact strip 217A has an open middle so that the partition conductor 221 can be inserted into the middle of the electrical contact strip 217A. In the present case, the electrical contact strip 217A specifically provides an electrical connection to the septum conductor 221 when the septum conductor 221 is rotated to any angle.

[0061] На фиг. 2А печатная плата 208 показана электрически соединенной с соединителем 217 посредством провода 240, который необязательно заканчивается в контактной площадке 242, которая соединяется с соединителем 217. На фиг. 2В показан необязательный пружинный контакт 209, который проходит от печатной платы 208, чтобы обеспечить надежное электрическое соединение печатной платы 208 с соединителем 217, показанным на фиг. 2А, или полосой 217А электрического контакта, показанной на фиг. 2В. На фиг. 2В электрическое соединение печатной платы 208 с полосой 217А электрического контакта выполнено в области кольцеобразного конца полосы 217А электрического контакта, обращенного к печатной плате 208, посредством предоставления цилиндрического пружинного контакта 209 с коническим концом и диаметром, который превышает внутренний диаметр кольцеобразного конца полосы 217А электрического контакта. После развертывания модуля 202 инициатора с зарядным модулем 204 конический конец пружинного контакта 209 входит в кольцеобразный конец полосы 217А электрического контакта, а также происходит нажатие пружинного контакта 209, находящегося под действием пружины, для предоставления усилия зацепления между пружинным контактом 209 и кольцеобразным концом полосы 217А электрического контакта, создавая тем самым устойчивое электрическое соединение между печатной платой 208 и проводником 221 перегородки. Хотя пружинный контакт 209, показанный на фиг. 2В, изображен находящимся в зацеплении с полосой 217А электрического контакта в центре кольцеобразного конца полосы 217А электрического контакта, электрический контакт мог быть осуществлен посредством пружинного контакта, такого как пружинный контакт 209, в любом подходящем месте между печатной платой 208 и проводником 221 перегородки посредством проводов и контактных площадок или выемок в любой подходящей конфигурации. Коаксиальный разъем также может применяться вместо пружинного контакта 209.[0061] In FIG. 2A, circuit board 208 is shown electrically connected to connector 217 via a wire 240 that optionally terminates in a pad 242 that connects to connector 217. FIG. 2B shows an optional spring contact 209 that extends from the circuit board 208 to provide a reliable electrical connection between the circuit board 208 and the connector 217 shown in FIG. 2A, or the electrical contact strip 217A shown in FIG. 2B. In fig. 2B, an electrical connection of the circuit board 208 to the electrical contact strip 217A is made in the region of the annular end of the electrical contact strip 217A facing the circuit board 208 by providing a cylindrical spring contact 209 with a tapered end and a diameter that is greater than the inner diameter of the annular end of the electrical contact strip 217A. Upon deployment of the initiator module 202 with the charging module 204, the conical end of the spring contact 209 engages the annular end of the electrical contact strip 217A, and the spring contact 209, under the action of the spring, is pressed to provide engagement force between the spring contact 209 and the annular end of the electrical contact strip 217A. contact, thereby creating a stable electrical connection between the printed circuit board 208 and the partition conductor 221. Although the spring contact 209 shown in FIG. 2B is depicted in engagement with the electrical contact strip 217A at the center of the annular end of the electrical contact strip 217A, the electrical contact could be made by means of a spring contact, such as a spring contact 209, at any suitable location between the printed circuit board 208 and the partition conductor 221 by means of wires and pads or notches in any suitable configuration. A coaxial connector can also be used in place of the 209 spring pin.

[0062] В рассматриваемом случае полоса 217А электрического контакта показана в качестве цилиндрического элемента. В некоторых вариантах осуществления полоса 217А электрического контакта может иметь сплошные цилиндрические стенки или может иметь стенки с вертикальными прорезями. В других вариантах осуществления полоса 217А электрического контакта может характеризоваться по существу цилиндрической формой с первым диаметром на концах полосы электрического контакта и вторым диаметром рядом с серединой полосы электрического контакта, причем второй диаметр меньше первого диаметра, например цилиндрической формой с небольшим сужением посередине. Применение такой формы наряду с вертикальными прорезями может обеспечить гибкое и надежное соединение с полосой 217А электрического контакта.[0062] In the present case, the electrical contact strip 217A is shown as a cylindrical element. In some embodiments, the electrical contact strip 217A may have solid cylindrical walls or may have walls with vertical slots. In other embodiments, the electrical contact strip 217A may be characterized by a substantially cylindrical shape with a first diameter at the ends of the electrical contact strip and a second diameter near the middle of the electrical contact strip, the second diameter being smaller than the first diameter, such as a cylindrical shape with a slight taper in the middle. The use of this shape along with the vertical slots can provide a flexible and reliable connection to the electrical contact strip 217A.

[0063] В перфорационном инструменте 200 имеются два зарядных модуля 204, но, как описано в другом месте настоящего документа, может применяться большее или меньшее количество зарядных модулей 204. Зарядные модули 204, элемент 214 в форме перегородки и модуль 202 инициатора сконфигурированы с наружным корпусом 213, который имеет область 218 перегородки, область 220 зарядов и область 222 инициатора подобно наружному корпусу 106 и его сегментам 106А, 106В и 106С, описанным со ссылками на фиг. 1A-1D. Для того чтобы подготовить к работе перфорационный инструмент 200, модуль инициатора вводят во внутренне пространство наружного корпуса 213 в области 222 инициатора, соединяя детонатор 210 модуля инициатора с зарядным модулем 204. Модуль 202 инициатора может быть отсоединен от элемента 214 в форме перегородки и введен в область 222 инициатора. Альтернативно, модуль инициатора другого блока, подобного перфорационному инструменту 200, может быть присоединен к области 222 инициатора, чтобы объединить две области зарядов друг с другом с образованием увеличенного перфорационного инструмента. Модульность и безопасная транспортная конфигурация перфорационного инструмента 200 позволяют транспортировать множество таких инструментов в требуемое место на месторождении и легко собрать их в рабочую конфигурацию.[0063] The punching tool 200 has two charging modules 204, but as described elsewhere herein, more or fewer charging modules 204 may be used. The charging modules 204, baffle element 214, and initiator module 202 are configured with an outer housing 213, which has a partition area 218, a charge area 220, and an initiator area 222 similar to the outer housing 106 and segments 106A, 106B, and 106C thereof described with reference to FIG. 1A-1D. To prepare the perforating tool 200 for operation, the initiator module is inserted into the interior of the outer housing 213 in the initiator area 222, connecting the initiator module detonator 210 to the charging module 204. The initiator module 202 can be detached from the partition-shaped element 214 and inserted into the area 222 initiators. Alternatively, an initiator module of another block, similar to the perforation tool 200, may be attached to the initiator region 222 to combine the two charge regions with each other to form an enlarged perforation tool. The modularity and safe transport configuration of the perforating tool 200 allows multiple perforating tools to be transported to the required location in the field and easily assembled into a working configuration.

[0064] На фиг. 2С представлен вид в разрезе инициирующего модуля 250 в соответствии с другим вариантом осуществления. Модуль 250 инициатора адаптирован для применения с печатной платой различной конфигурации. Модуль 250 инициатора характеризуется наличием первого элемента 252, который вмещает центральную втулку 260, которая удерживает детонатор (не показан), аналогичную центральной втулке 160, показанной на фиг. 1С. В рассматриваемом случае центральная втулка 260 представляет собой отдельный элемент, который прикреплен к первому элементу 252 посредством крепежного элемента 262, который, в рассматриваемом случае, является винтом.[0064] In FIG. 2C is a cross-sectional view of an initiator module 250 in accordance with another embodiment. The initiator module 250 is adapted for use with various printed circuit board configurations. The initiator module 250 is characterized by having a first member 252 that receives a center sleeve 260 that holds a detonator (not shown), similar to the center sleeve 160 shown in FIG. 1C. In this case, the central sleeve 260 is a separate element, which is attached to the first element 252 by means of a fastening element 262, which, in this case, is a screw.

[0065] Модуль 250 инициатора также характеризуется наличием второго элемента 254, который содержит печатную плату 256, прикрепленную ко второму элементу 254 посредством зажимов 258 печатной платы. Наружные зажимы 270 второго элемента 254 входят в зацепление с выемками 272 первого элемента 252 для разъемного соединения первого и второго элементов 252 и 254 друг с другом.[0065] The initiator module 250 is also characterized by having a second element 254 that includes a circuit board 256 attached to the second element 254 via circuit board clamps 258. Outer clamps 270 of the second element 254 engage recesses 272 of the first element 252 to releasably connect the first and second elements 252 and 254 to each other.

[0066] В рассматриваемом случае модуль 250 инициатора выполнен с возможностью размещения в нем проводов для соединения детонатора с контактами, расположенными на периферии печатной платы 256. В представленном варианте первый элемент 252 характеризуется наличием центрального отверстия 274, чтобы провода от детонатор могли проходить через центральное отверстие 274 в проход 276 первого элемента 252. Центральное отверстие 274 имеет расширяющуюся входную кромку 275 для упрощения прокладки проводов детонатора через центральное отверстие 274. Проход 276 включает в себя криволинейную направляющую 278, которая проходит от центрального отверстия 274 к второму элементу 254 и радиально наружу от центрального отверстия 274 вдоль криволинейного пути к периферии первого элемента 252. Проход 276 с направляющей 278 направляет провода детонатора к периферии первого элемента 252 для упрощения подключения проводов к контактам на периферии печатной платы 256.[0066] In this case, the initiator module 250 is configured to accommodate wires for connecting the detonator to contacts located on the periphery of the circuit board 256. In the illustrated embodiment, the first element 252 is characterized by the presence of a central hole 274 so that wires from the detonator can pass through the central hole 274 into the passage 276 of the first element 252. The central hole 274 has a flared entry edge 275 to facilitate routing of detonator wires through the central hole 274. The passage 276 includes a curved guide 278 that extends from the central hole 274 to the second element 254 and radially outward from the central holes 274 along a curved path to the periphery of the first element 252. A passage 276 with a guide 278 guides the detonator wires to the periphery of the first element 252 to facilitate connection of the wires to contacts on the periphery of the circuit board 256.

[0067] На фиг. 3А представлен вид в изометрии рамы 300 в соответствии с другим вариантом осуществления. Рама 300 может применяться в качестве одной из рам 164 в зарядном модуле 132 перфорационного инструмента 100, который показан на фиг. 1A-1D. Рама 300 характеризуется по существу цилиндрической формой с центральной осью 302. В рассматриваемом случае рама 300 представляет собой единый блок с первым концом 304 и вторым концом 306, который расположен напротив первого конца 304. Центральная ось 302 проходит от первого конца 304 ко второму концу 306. Каждый из первого конца 304 и второго конца 306 характеризуется по существу круглой формой подобно концам цилиндрической формы рамы 300.[0067] In FIG. 3A is an isometric view of a frame 300 in accordance with another embodiment. The frame 300 may be used as one of the frames 164 in the charging module 132 of the punching tool 100, which is shown in FIG. 1A-1D. The frame 300 is characterized by a substantially cylindrical shape with a central axis 302. In the present case, the frame 300 is a single unit with a first end 304 and a second end 306 that is located opposite the first end 304. The central axis 302 extends from the first end 304 to the second end 306. Each of the first end 304 and second end 306 is characterized by a substantially circular shape similar to the cylindrical ends of the frame 300.

[0068] Сторона 308 рамы 300 соединяет первый конец 304 со вторым концом 306. В стороне 308 выполнено множество выемок 310. Выемки 310 являются по существу круглыми, проходят вовнутрь стороны 308 к центральной оси 302 и имеют диаметр, значение которого по существу уменьшается в направлении к центральной оси 302. Каждая выемка 310 по существу задает наружную стенку 312 выемки 310, которая представляет собой поверхность, проходящую от стороны 308 к центральной оси 302. Наружная стенка 312 сохраняет по существу круглое поперечное сечение, уменьшаясь в размерах по мере приближения к центральной оси 302. Эта наружная стенка 312 обычно будет иметь форму, которая облегчает размещение зарядов в выемках 310, которые имеют формы, спроектированные для выпуска струи свободно распространяющегося взрыва радиально наружу от центральной оси 302. Выемки 310 обычно имеют компланарное расположение, где плоскость, заданная средними точками трех выемок 310, является перпендикулярной центральной оси 302 рамы 300.[0068] Side 308 of frame 300 connects first end 304 to second end 306. Side 308 is provided with a plurality of recesses 310. Recesses 310 are substantially circular, extend inwardly of side 308 toward central axis 302, and have a diameter that substantially decreases in direction to the central axis 302. Each recess 310 generally defines an outer wall 312 of the recess 310, which is a surface extending from the side 308 to the central axis 302. The outer wall 312 maintains a substantially circular cross-section, decreasing in size as it approaches the central axis 302. This outer wall 312 will typically be shaped to facilitate placement of charges in recesses 310, which are shaped to release a free-propagating blast jet radially outward from the central axis 302. Recesses 310 typically have a coplanar arrangement, where a plane defined by the midpoints three recesses 310 is perpendicular to the central axis 302 of the frame 300.

[0069] В месте приближения наружной стенки 312 выемки 310 к первому концу 304 и второму концу 306 рамы 300 предусмотрен вырез 314 в стороне 308 рамы 300 от наружной стенки 312 выемки 310 к соответствующим первому концу 304 или второму концу 306. Вырез 314 обеспечивает основу для установки ограничителя 316, который предназначен для фиксации кумулятивного заряда в выемке 310. Ограничитель 316 проходит от боковой стенки 318 выреза 314 в направлении по существу поперек выреза 314 к противоположной боковой стенке выреза 314, которая обращена к боковой стенке 318. В рассматриваемом случае вырез 314 характеризуется прямоугольным профилем, который проходит радиально вовнутрь от стороны 308 рамы 300 в направлении к центральной оси 302. Таким образом, каждый вырез 314 характеризуется наличием двух боковых стенок 318, которые являются по существу параллельными друг другу, и дна 320, которое соединяет две боковые стенки 318 и расположено перпендикулярно обеим боковым стенкам 318. В этом варианте дно 320 каждого выреза 314 является плоским, но в других вариантах осуществления оно может быть изогнутым. Как отмечено выше, каждый конец рамы 300, а именно первый конец 304 и второй конец 306, имеет вырез 314, причем вырезы 314 на двух концах 304 и 306 совмещены в направлении, параллельном центральной оси 302. Две боковые стенки 318 каждого выреза 314 являются по существу параллельными друг другу и по существу параллельными плоскости, которая расположена посередине между ними и проходит через центральную ось 302. Следовательно, в этом варианте осуществления две боковые стенки 318 не проходят в радиальном направлении. Альтернативно, две боковые стенки 318 могут проходить в радиальных направлениях, причем в этом случае две боковые стенки 318 не будут параллельными. Боковые стенки 318 являются по существу плоскими, при этом они могут иметь любую подходящую форму, такую как криволинейная, наклонная, конусная и т.п.[0069] Where the outer wall 312 of the recess 310 approaches the first end 304 and the second end 306 of the frame 300, a cutout 314 is provided in the side 308 of the frame 300 from the outer wall 312 of the recess 310 to the corresponding first end 304 or the second end 306. The cutout 314 provides a base for installation of a stopper 316, which is designed to fix the shaped charge in the recess 310. The stopper 316 extends from the side wall 318 of the cutout 314 in a direction substantially transverse to the cutout 314 to the opposite side wall of the cutout 314, which faces the side wall 318. In the present case, the cutout 314 is characterized a rectangular profile that extends radially inward from side 308 of frame 300 toward central axis 302. Thus, each cutout 314 is characterized by having two side walls 318 that are substantially parallel to each other and a bottom 320 that connects the two side walls 318 and is positioned perpendicular to both side walls 318. In this embodiment, the bottom 320 of each cutout 314 is flat, but in other embodiments it may be curved. As noted above, each end of the frame 300, namely the first end 304 and the second end 306, has a cutout 314, with the cutouts 314 at the two ends 304 and 306 aligned in a direction parallel to the central axis 302. The two side walls 318 of each cutout 314 are substantially parallel to each other and substantially parallel to a plane that is midway therebetween and extends through the central axis 302. Therefore, in this embodiment, the two side walls 318 do not extend in a radial direction. Alternatively, the two side walls 318 may extend in radial directions, in which case the two side walls 318 will not be parallel. The side walls 318 are substantially planar, but may have any suitable shape, such as curved, inclined, tapered, or the like.

[0070] Для каждой выемки 310 предусмотрено два ограничителя 316, по одному в каждом противоположном вырезе 314 выемки 310. Ограничители 316 выемки 310 проходят от противоположных боковых стенок 318, из чего следует, что один из ограничителей 316 выемки 310 проходит от боковой стенки 318 на первой стороне плоскости, делящей пополам вырез 314, и другой ограничитель 316 проходит от боковой стенки 318 на второй стороне плоскости, делящей пополам вырез 314. Ограничители проходят от соответствующих боковых стенок 318 вдоль края выемки 310. Каждый ограничитель 316 проходит по существу параллельно дну 320 выреза 314. В рассматриваемом случае ограничители 316 выполнены изогнутыми и следуют за круговым периметром выемки 310 в противоположных направлениях. Ограничители 316 сконструированы для зацепления с канавкой в ободе гильзы заряда. Ограничители 316 изгибаются наружу, когда гильза заряда вкладывается в выемку 310, и защелкиваются в канавку гильзы заряда для надежного удержания заряда на месте. Следует отметить, что ограничители 316 выемки 310 расположены на одинаковой высоте относительно дна 320 соответствующих вырезов 314, но могут располагаться на различных высотах, например, если в гильзе заряда предусмотрены две канавки для взаимодействия с двумя ограничителя 316.[0070] For each recess 310, two stops 316 are provided, one in each opposing cutout 314 of the recess 310. The stops 316 of the recess 310 extend from the opposing side walls 318, which implies that one of the stops 316 of the recess 310 extends from the side wall 318 to the first side of the plane bisecting the cutout 314, and another stop 316 extends from the side wall 318 on the second side of the plane bisecting the cutout 314. The stops extend from the respective side walls 318 along the edge of the notch 310. Each stop 316 extends substantially parallel to the bottom 320 of the cutout 314. In this case, the stops 316 are curved and follow the circular perimeter of the recess 310 in opposite directions. The stops 316 are designed to engage a groove in the rim of the charge case. The stops 316 bend outward as the charge cartridge is inserted into the recess 310 and snap into the charge cartridge groove to securely hold the charge in place. It should be noted that the stops 316 of the recesses 310 are located at the same height relative to the bottom 320 of the corresponding cutouts 314, but may be located at different heights, for example, if the charge cartridge is provided with two grooves for interaction with the two stops 316.

[0071] Рама 300 характеризуется наличием выступа 322, который проходит от первого конца 304 рамы 300. В данном случае выступ 322 является цилиндрическим, при этом он может иметь любую подходящую форму. Например, выступ 322 может иметь форму любого правильного многоугольника, например квадрата, треугольника, пятиугольника и подобного. Круглое отверстие 325 на конце выступа 322 ведет к проходу через раму 300 вдоль центральной оси 302. Проход может быть таким же, как проход 174, описанный выше в связи с перфорационным инструментом 200. Проход не виден на фиг. ЗА, при этом он проходит через раму 300 к ее второй стороне 306, чтобы создать канал для электрического проводника 176, описание которого приведено выше.[0071] The frame 300 is characterized by a protrusion 322 that extends from the first end 304 of the frame 300. In this case, the protrusion 322 is cylindrical and may have any suitable shape. For example, protrusion 322 may be in the shape of any regular polygon, such as a square, triangle, pentagon, or the like. A circular opening 325 at the end of the projection 322 leads to a passage through the frame 300 along the central axis 302. The passage may be the same as the passage 174 described above in connection with the punching tool 200. The passage is not visible in FIG. FOR, while it passes through the frame 300 to its second side 306 to create a channel for the electrical conductor 176, described above.

[0072] Рядом с центром дна 320 каждого выреза 314 рамы 300 расположен первый установочный элемент 324, выступающий из первой стороны 304 и проходящий по существу перпендикулярно указанной стороне. Поскольку в раме 300 имеются три выреза 314, предусмотрены три первых установочных элемента 324. В целом, может предусматриваться один или несколько первых установочных элементов 324. Установочные элементы 324 могут иметь любую схему расположения на первом конце 304. Например, установочные элементы 324 могут быть расположены между вырезами 314 рядом с краем первого конца 304 или возле выступа 322. Альтернативно, могут применяться два установочных элемента 324, которые расположены на противоположных сторонах выступов 322. Может применяться любая подходящая схема расположения установочных элементов 324. В данном случае установочные элементы 324 представляют собой столбики, которые проходят перпендикулярно первому концу 304 и равномерно распределены вокруг выступа 322. Эти столбики характеризуются крестообразной формой поперечного сечения. Могут применяться установочные элементы 324 любого типа. Например, выпуклости, ориентирующие выступы и другие типы выступающих элементов могут применяться и могут комбинироваться с выемками и/или вырезами и/или столбиками с различными формами поперечного сечения, например, квадратной, шестиугольной или неправильной формой. Установочные элементы 324 сопрягаются с установочными элементами на втором конце 306 рамы 300 для поддержания выравнивания двух рам 300 относительно друг друга. Кроме того, при желании могут применяться установочные элементы 324 для ограничения поворота одной или более рам 300 внутри перфорационного инструмента, такого как перфорационный инструмент 100.[0072] Located near the center of the bottom 320 of each cutout 314 of the frame 300 is a first mounting member 324 protruding from the first side 304 and extending substantially perpendicular to said side. Because the frame 300 has three cutouts 314, three first mounting members 324 are provided. In general, one or more first mounting members 324 may be provided. The mounting members 324 may have any arrangement at the first end 304. For example, the mounting members 324 may be located between the cutouts 314 adjacent the edge of the first end 304 or near the projection 322. Alternatively, two mounting elements 324 may be used that are located on opposite sides of the projections 322. Any suitable arrangement of mounting elements 324 can be used. In this case, the mounting elements 324 are posts that extend perpendicular to the first end 304 and are uniformly distributed around the protrusion 322. These posts are characterized by a cross-sectional shape. Any type of mounting elements 324 can be used. For example, protrusions, protrusions, and other types of protruding elements may be used and may be combined with recesses and/or cutouts and/or posts of various cross-sectional shapes, such as square, hexagonal, or irregular shapes. The mounting members 324 mate with mounting members at the second end 306 of the frame 300 to maintain the alignment of the two frames 300 relative to each other. In addition, if desired, mounting members 324 may be used to restrict rotation of one or more frames 300 within a punching tool, such as punching tool 100.

[0073] Если цилиндрические соединительные элементы применяются для соединения первой рамы со второй рамой, как описано в настоящем документе, первая и вторая рамы могут функционировать при любом угловом выравнивании. Аксиальные элементы рам поддерживают электрическое соединение и соединение по текучей среде между первой рамой и второй рамой, так что рамы могут непрерывно поворачиваться относительно друг друга с сохранением работоспособности. Когда взрыв кумулятивного заряда создает вращающий момент, может происходить относительный поворот рам после взрыва, потенциально изменяя направление последующих взрывов. Если взрывы должны иметь определенные направления, поворот рамы после взрыва может изменить направление последующих взрывов на нежелательные азимутальные направления. Описанные в настоящем документе установочные элементы могут применяться для ограничения нежелательного поворота рам относительно друг друга[0073] If cylindrical connecting elements are used to connect the first frame to the second frame, as described herein, the first and second frames can operate in any angular alignment. The axial frame members maintain electrical and fluid connection between the first frame and the second frame so that the frames can continuously rotate relative to each other while maintaining functionality. When a shaped charge explosion produces torque, relative rotation of the frames can occur after the explosion, potentially changing the direction of subsequent explosions. If explosions are intended to have specific directions, rotation of the frame after the explosion may change the direction of subsequent explosions to undesired azimuthal directions. The mounting elements described herein can be used to limit unwanted rotation of the frames relative to each other.

[0074] На фиг. 3В представлен вид в разрезе ограничителя 316, показанного на фиг. 3А. Поперечное сечение ограничителя 316 имеет по существу неправильную форму, при этом первый конец 340 имеет прямоугольную форму, а второй конец 342, который расположен напротив первого конца 340, имеет неправильную форму. Ограничитель 316 характеризуется наличием первой поверхности 344 и второй поверхности 346, которая расположена перпендикулярно первой поверхности 344. Первая поверхность 344 имеет первую ширину, а вторая поверхность 346 имеет вторую ширину, которая меньше первой ширины. Ограничитель 316 характеризуется наличием третьей поверхности 348, которая также расположена перпендикулярно второй поверхности 346 и, следовательно, параллельно первой поверхности 344, при этом вторая поверхность 346 соединяет первую поверхность 344 и третью поверхность 348. Третья поверхность 348 имеет третью ширину, которая меньше первой ширины. Ограничитель 316 характеризуется наличием четвертой поверхности 350, которая расположена перпендикулярно первой поверхность 344 и, следовательно, параллельно второй поверхности 346. Четвертая поверхность имеет четвертую ширину, которая меньше второй ширины. Ограничитель 316 характеризуется наличием пятой поверхности 352, которая соединяет третью поверхность 348 с четвертой поверхностью 350. Пятая поверхность 352 характеризуется наличием прямого участка 354, соединенного с третьей поверхностью 348, и криволинейного участка 356, соединенного с четвертой поверхностью 350. Прямой участок 354 образует угол с третьей поверхностью 348, который зависит от длины третьей поверхности 348 и может составлять от приблизительно 120° до приблизительно 170°, например приблизительно 150°. Криволинейный участок 356 может быть круглым или иметь иную форму скругления, заданную конкретным или неконкретным образом. В рассматриваемом случае криволинейный участок 356 имеет радиус кривизны, который приблизительно равен четвертой длине. Радиус кривизны криволинейного участка 356 зависит от размеров других поверхностей. Профиль поперечного сечения ограничителя 316 выбирают для сопряжения с канавкой в гильзе заряда, которая содержит кумулятивный заряд, и такой формы, которая успешно фиксирует ограничитель 316 в канавке.[0074] In FIG. 3B is a cross-sectional view of the restrictor 316 shown in FIG. 3A. The cross section of the stopper 316 is substantially irregular in shape, with the first end 340 being rectangular in shape and the second end 342, which is opposite the first end 340, being irregularly shaped. Stopper 316 is characterized by having a first surface 344 and a second surface 346 that is perpendicular to the first surface 344. The first surface 344 has a first width and the second surface 346 has a second width that is less than the first width. Stopper 316 is characterized by having a third surface 348 that is also perpendicular to the second surface 346 and therefore parallel to the first surface 344, with the second surface 346 connecting the first surface 344 and the third surface 348. The third surface 348 has a third width that is less than the first width. The stopper 316 is characterized by having a fourth surface 350 that is perpendicular to the first surface 344 and therefore parallel to the second surface 346. The fourth surface has a fourth width that is less than the second width. The stopper 316 is characterized by having a fifth surface 352 that connects the third surface 348 to the fourth surface 350. The fifth surface 352 is characterized by having a straight portion 354 connected to the third surface 348 and a curved portion 356 connected to the fourth surface 350. The straight portion 354 forms an angle with third surface 348, which depends on the length of the third surface 348 and can be from about 120° to about 170°, such as about 150°. The curved portion 356 may be circular or have another rounded shape, specified in a specific or non-specific manner. In the present case, the curved portion 356 has a radius of curvature that is approximately equal to a fourth of the length. The radius of curvature of the curved portion 356 depends on the dimensions of the other surfaces. The cross-sectional profile of the stopper 316 is selected to mate with a groove in the charge casing that contains the shaped charge, and to be shaped to effectively lock the stopper 316 into the groove.

[0075] Снова обратимся к фиг. 3А, согласно которой каждый ограничитель 316 проходит от основания 317, прикрепленного к боковой стенке 318 выреза 314. Основание 317 характеризуется наличием криволинейных поверхностей, которые соединяют различные поверхности ограничителя 316 с боковой стенкой 318. Каждая криволинейная поверхность основания 317 проходит от боковой стенки к одной из поверхностей вышеописанного ограничителя 316. Таким образом, основание 317 имеет размер, который отвечает соответствующему размеру ограничителя 316 в местах встречи основания 317 и ограничителя 316 и увеличивается в областях основания 317, приближающихся к боковой стенке 314. Следовательно, толщина основания 317 превышает толщину ограничителя 316 для обеспечения прочной основы для прикрепления ограничителя к боковой стенке 314.[0075] Referring again to FIG. 3A, wherein each stop 316 extends from a base 317 attached to a side wall 318 of the cutout 314. The base 317 is characterized by curved surfaces that connect various surfaces of the stop 316 to the side wall 318. Each curved surface of the base 317 extends from the side wall to one of surfaces of the above-described stopper 316. Thus, the base 317 has a size that corresponds to the corresponding size of the stopper 316 at the meeting points of the base 317 and the stopper 316 and increases in the areas of the base 317 approaching the side wall 314. Therefore, the thickness of the base 317 exceeds the thickness of the stopper 316 for providing a strong base for attaching the stopper to the side wall 314.

[0076] Каждый ограничитель 316 имеет блокировочный элемент 329, расположенный на дистальном конце ограничителя 316. В рассматриваемом случае блокировочный элемент 329 имеет форму треугольной призмы с двумя параллельными поверхностями в форме прямоугольного треугольника, соединенными прямоугольными поверхностями. Прямой угол блокировочного элемента 329 примыкает к первой поверхности 344 ограничителя 316, описанного выше со ссылкой на фиг. 3В. Блокировочный элемент 329 имеет толщину, т.е. расстояние разнесения поверхностей в форме треугольника, которая меньше первой ширины первой поверхности 344. В рассматриваемом случае толщина блокировочного элемента 329 приблизительно равняется половине первой ширины, но в других вариантах осуществления она может быть больше или меньше половины первой ширины. Прямой угол блокировочного элемента 329 расположен возле конца 331 ограничителя 316, при этом высота блокировочного элемента 329 увеличивается от прямого угла до края 333. Поверхность блокировочного элемента 329 наклонена вниз от края 333 вдоль ограничителя 316, так что самая высокая часть блокировочного элемента 329, включающая в себя край 333, расположена рядом с концом 331 ограничителя 316, при этом блокировочный элемент 329 сужается в направлении вдоль ограничителя 316 от конца 331.[0076] Each stopper 316 has a locking element 329 located at the distal end of the stopper 316. In this case, the locking element 329 has the shape of a triangular prism with two parallel surfaces in the shape of a right triangle connected by rectangular surfaces. The right angle of the locking element 329 is adjacent to the first surface 344 of the stopper 316 described above with reference to FIG. 3B. The locking element 329 has a thickness, i.e. a spacing distance of the triangular surfaces that is less than the first width of the first surface 344. In the present case, the thickness of the locking element 329 is approximately half the first width, but in other embodiments it may be greater than or less than half the first width. A right angle of the locking element 329 is located near the end 331 of the stopper 316, with the height of the locking element 329 increasing from the right angle to the edge 333. The surface of the locking element 329 slopes downward from the edge 333 along the stopper 316, so that the highest part of the locking element 329, including itself edge 333 is located adjacent the end 331 of the stopper 316, with the locking element 329 tapering in a direction along the stopper 316 from the end 331.

[0077] На фиг. 3С представлен вид в изометрии рамы 300, если смотреть со стороны второго конца 306. Второй конец 306 имеет отверстие 326, которое соединяется по текучей среде с выступом 322, показанным на фиг. 3А, на первом конце 304 посредством прохода, ведущего через раму 300. Отверстие 326 имеет диаметр, который больше диаметра прохода, как описано в отношении перфорационного инструмента 100. Диаметр отверстия 326 является по существу таким же, как наружный диаметр выступа 322, так что выступ 322 может входить в отверстие 326 для штабелирования нескольких рам 300. Выступ 322 также может соответствовать другим компонентам перфорационного инструмента, как описано выше. Отверстие 326 также может вмещать в себя соединительные детали других компонентов перфорационного инструмента.[0077] In FIG. 3C is an isometric view of the frame 300 as viewed from the second end 306. The second end 306 has an opening 326 that is fluidly coupled to the projection 322 shown in FIG. 3A, at the first end 304 through a passage leading through the frame 300. The hole 326 has a diameter that is larger than the diameter of the passage as described with respect to the punching tool 100. The diameter of the hole 326 is substantially the same as the outer diameter of the projection 322, so that the projection 322 may fit into hole 326 for stacking multiple frames 300. Protrusion 322 may also fit other punch tool components as described above. Hole 326 may also receive connecting parts of other components of the punching tool.

[0078] Множество вторых установочных элементов 328 образованы на втором конце 306 рамы 300. Эти установочные элементы 328 могут входить в зацепление с первыми установочными элементами 324 первого конца 304. На втором конце 306 имеется шесть вторых установочных элементов 328, при этом на первом конце 304 имеет только три установочных элемента 324. Как указано выше, в целом, может предусматриваться один или несколько вторых установочных элементов. В этом примере шесть установочных элементов 328 представляют собой выемки, форма которых соответствует столбикам на первом конце 304 рамы 300, чтобы позволить двум рамам 300 входить в зацепление в двух различных относительных ориентациях. Выемки 310 двух соседних рам 300, соединенных друг с другом, могут быть выровнены относительно друг друга, указывая при этом в одном и том же направлении, или выемки 310 могут быть смещены по азимуту на 30°. Относительная ориентация соседних рам может быть выбрана указанным выше образом путем предоставления установочных элементов с любым желаемым взаимным расположением для обеспечения различных относительных ориентаций. Следует отметить, что разнесение установочных элементов может быть любым подходящим разнесением, позволяющим размешать соседние рамы с различными угловыми смещениями.[0078] A plurality of second mounting members 328 are formed at a second end 306 of the frame 300. These mounting members 328 may engage first mounting members 324 of the first end 304. There are six second mounting members 328 at the second end 306, while at the first end 304 has only three mounting members 324. As stated above, in general, one or more second mounting members may be provided. In this example, the six mounting members 328 are recesses shaped to match the posts at the first end 304 of the frame 300 to allow the two frames 300 to engage in two different relative orientations. The recesses 310 of two adjacent frames 300 connected to each other may be aligned with each other while pointing in the same direction, or the recesses 310 may be offset in azimuth by 30°. The relative orientation of adjacent frames can be selected in the manner described above by providing mounting members in any desired relative positions to provide different relative orientations. It should be noted that the spacing of the mounting elements can be any suitable spacing to accommodate adjacent frames with different angular offsets.

[0079] Каждая выемка 310 каждой рамы 300 также содержит пальцеобразный вырез 330. Пальцеобразный вырез 330 образован в стороне 308 рамы 300. Пальцеобразный вырез 330 образован в стороне 308 между первым и вторым концами 304 и 306 рамы только с одной стороны выемки 310. Пальцеобразный вырез 330 проходит через наружную стенку 312 выемки 310, предоставляя доступ к выемке 310 сбоку. Пальцеобразный вырез 330 упрощает процесс извлечения зарядов, например стреляных зарядов, из рамы 300 путем обеспечения способа бокового извлечения, который минимизирует напряжение на ограничителях 316 при извлечении заряда из рамы 300. Пальцеобразный вырез 330 может иметь любую подходящую форму. В рассматриваемом случае вырез 330 имеет плоское дно 332 и по существу прямые боковые стенки 334. Боковые стенки 334 не являются параллельными, но не существует причин, почему они не могут быть параллельными.[0079] Each recess 310 of each frame 300 also includes a finger cutout 330. A finger cutout 330 is formed in a side 308 of the frame 300. A finger cutout 330 is formed in a side 308 between the first and second frame ends 304 and 306 on only one side of the recess 310. 330 extends through the outer wall 312 of the recess 310, providing access to the recess 310 from the side. The finger cutout 330 simplifies the process of removing charges, such as spent charges, from the frame 300 by providing a side extraction method that minimizes stress on the restraints 316 when removing the charge from the frame 300. The finger cutout 330 can be of any suitable shape. In this case, the cutout 330 has a flat bottom 332 and substantially straight side walls 334. The side walls 334 are not parallel, but there is no reason why they cannot be parallel.

[0080] На фиг. 3D представлен вид в изометрии рамы 380 в соответствии с другим вариантом осуществления. Этот вид в изометрии представляет собой такую же перспективу, как вид, показанный на фиг. 3С. Рама на фиг. 3D является вариантом, который характеризуется наличием только двух выемок 310. Две выемки 310 рамы 380 имеют такое же компланарное расположение, как и выемки 310 рамы 300, на фиг. 3С. В рассматриваемом случае две выемки 310 расположены под углом а, который составляет от 120° до 180°. Такие рамы 350 могут быть выполнены с различными углами а, так что геометрия зарядов для одиночного перфорационного инструмента может быть распределена среди множества таких углов, а затем выбрана с применением любого подходящего способа активации. Один перфорационный инструмент может быть оснащен набором рам 300 и рам 350 для обеспечения гибкости в отношении выбора направления для перфорирования[0080] In FIG. 3D is an isometric view of frame 380 in accordance with another embodiment. This isometric view is the same perspective as the view shown in FIG. 3C. Frame in fig. 3D is an embodiment that is characterized by having only two recesses 310. The two recesses 310 of the frame 380 have the same coplanar arrangement as the recesses 310 of the frame 300 in FIG. 3C. In the present case, the two recesses 310 are located at an angle a that ranges from 120° to 180°. Such frames 350 may be configured with various angles a such that the charge geometry for a single punching tool may be distributed among a plurality of such angles and then selected using any suitable activation method. One punching tool can be equipped with a set of 300 frames and 350 frames to provide flexibility in punching direction

[0081] Хотя вышеизложенное относится к вариантам осуществления настоящего изобретения, другие и дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть получены без отклонения от его основного объема, при этом объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.[0081] While the foregoing relates to embodiments of the present invention, other and additional embodiments of the present invention may be made without departing from the basic scope thereof, the scope of the present invention being defined by the appended claims.

Claims (40)

1. Устройство для перфорации скважины, содержащее:1. A device for perforating a well, containing: корпус;frame; множество рам, которые расположены внутри корпуса, причем каждая рама имеет цилиндрическую форму с центральной осью и множество гильз, и каждая гильза имеет ось, проходящую перпендикулярно центральной оси, причем оси гильз каждой рамы расположены в плоскости, перпендикулярной центральной оси, и рамы выполнены с возможностью штабелирования в аксиальном направлении;a plurality of frames that are located inside the housing, each frame having a cylindrical shape with a central axis and a plurality of sleeves, and each sleeve has an axis extending perpendicular to the central axis, and the axes of the sleeves of each frame are located in a plane perpendicular to the central axis, and the frames are configured to stacking in axial direction; электрический проводник, расположенный вдоль центрального прохода каждой рамы;an electrical conductor located along the central passage of each frame; множество кумулятивных зарядов, зафиксированных в гильзах рам;many shaped charges fixed in frame sleeves; элемент в форме перегородки, расположенный в корпусе и образующий уплотнение с корпусом; иa partition-shaped element located in the housing and forming a seal with the housing; And модуль инициатора, расположенный в корпусе, причем элемент в форме перегородки расположен между модулем инициатора и множеством рам.an initiator module located in the housing, wherein a partition-shaped member is located between the initiator module and the plurality of frames. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модуль инициатора содержит печатную плату, расположенную в контейнере.2. The device according to claim 1, characterized in that the initiator module contains a printed circuit board located in the container. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент в форме перегородки электрически изолирует модуль инициатора от множества кумулятивных зарядов.3. The device according to claim 1, characterized in that the partition-shaped element electrically isolates the initiator module from a plurality of shaped charges. 4. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее детонационный элемент, расположенный рядом с кумулятивными зарядами в электрическом проводнике.4. The device according to claim 1, further comprising a detonation element located next to the shaped charges in the electrical conductor. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электрический проводник контактирует с внутренней стенкой каждого аксиального прохода.5. The device according to claim 1, characterized in that the electrical conductor is in contact with the inner wall of each axial passage. 6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что электрический проводник представляет собой трубу.6. The device according to claim 5, characterized in that the electrical conductor is a pipe. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что модуль инициатора выполнен с возможностью соединения напрямую с одной из рам или элементом в форме перегородки.7. The device according to claim 6, characterized in that the initiator module is designed to be connected directly to one of the frames or an element in the form of a partition. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модуль инициатора электрически соединяется с электрическим проводником посредством полосы электрического контакта.8. The device according to claim 1, characterized in that the initiator module is electrically connected to an electrical conductor through an electrical contact strip. 9. Перфорационный инструмент для перфорации скважины, содержащий:9. A perforating tool for perforating a well, comprising: цилиндрический корпус, имеющий множество выполненных в нем перфорационных канавок;a cylindrical body having a plurality of perforation grooves made in it; множество зарядных рам, которые располагаются внутри корпуса, причем каждая зарядная рама имеет цилиндрическую форму с центральной осью и множество гильз, расположенных рядом с одной из перфорационных канавок, и каждая гильза имеет ось, проходящую перпендикулярно центральной оси, причем оси гильз каждой зарядной рамы расположены в плоскости, перпендикулярной центральной оси, каждая гильза имеет фиксирующий элемент, который проходит по окружности гильзы, и рамы выполнены с возможностью штабелирования в аксиальном направлении;a plurality of charging frames that are disposed within the housing, each charging frame having a cylindrical shape with a central axis, and a plurality of cartridge cases disposed adjacent one of the perforation grooves, and each cartridge having an axis extending perpendicular to the central axis, the cartridge axes of each charging frame being located at a plane perpendicular to the central axis, each sleeve has a locking element that extends along the circumference of the sleeve, and the frames are stackable in the axial direction; множество кумулятивных зарядов, зафиксированных в гильзах зарядных рам;a plurality of shaped charges fixed in the sleeves of the charging frames; элемент в форме перегородки, расположенный в корпусе и образующий уплотнение с корпусом; иa partition-shaped element located in the housing and forming a seal with the housing; And модуль инициатора, расположенный в корпусе, причем элемент в форме перегородки расположен между модулем инициатора и множеством зарядных рам.an initiator module located in the housing, wherein a partition-shaped member is located between the initiator module and the plurality of charging frames. 10. Перфорационный инструмент по п. 9, отличающийся тем, что модуль инициатора содержит печатную плату, расположенную в контейнере в ориентации перпендикулярно центральной оси.10. The punching tool according to claim 9, characterized in that the initiator module contains a printed circuit board located in the container in an orientation perpendicular to the central axis. 11. Перфорационный инструмент по п. 9, отличающийся тем, что элемент в форме перегородки электрически изолирует модуль инициатора от множества кумулятивных зарядов.11. The perforating tool according to claim 9, characterized in that the partition-shaped element electrically isolates the initiator module from a plurality of shaped charges. 12. Перфорационный инструмент по п. 11, дополнительно содержащий электропроводящую трубу, расположенную в аксиальном проходе, образованном через каждую зарядную раму.12. The perforating tool of claim 11, further comprising an electrically conductive pipe located in an axial passage formed through each charging frame. 13. Перфорационный инструмент по п. 12, дополнительно содержащий детонационный элемент, расположенный рядом с кумулятивными зарядами в электропроводящей трубе.13. The perforation tool according to claim 12, further comprising a detonation element located next to the shaped charges in the electrically conductive pipe. 14. Перфорационный инструмент по п. 10, отличающийся тем, что модуль инициатора выполнен с возможностью соединения напрямую с одной из рам или элементом в форме перегородки.14. Perforating tool according to claim 10, characterized in that the initiator module is designed to be connected directly to one of the frames or partition-shaped element. 15. Перфорационный инструмент по п. 14, отличающийся тем, что модуль инициатора содержит печатную плату, расположенную в контейнере в ориентации перпендикулярно центральной оси, причем контейнер содержит первый элемент и второй элемент, отделяемый от первого элемента.15. The punching tool of claim 14, wherein the initiator module comprises a printed circuit board disposed in a container in an orientation perpendicular to a central axis, the container comprising a first element and a second element separable from the first element. 16. Перфорационный инструмент по п. 15, отличающийся тем, что первый элемент содержит множество зажимов, которые удерживают печатную плату.16. The punching tool according to claim 15, characterized in that the first element contains a plurality of clamps that hold the printed circuit board. 17. Перфорационный инструмент по п. 16, отличающийся тем, что второй элемент имеет отверстие, совмещенное с центральной осью, и модуль инициатора дополнительно содержит детонатор, который выступает через отверстие и электрически соединен с печатной платой.17. The perforation tool according to claim 16, characterized in that the second element has a hole aligned with the central axis, and the initiator module further includes a detonator that protrudes through the hole and is electrically connected to the printed circuit board. 18. Перфорационный инструмент по п. 17, отличающийся тем, что модуль инициатора выполнен с возможностью соединения напрямую с электропроводящей трубой, при этом детонатор выступает в электропроводящую трубу.18. The perforation tool according to claim 17, characterized in that the initiator module is designed to be connected directly to the electrically conductive pipe, and the detonator protrudes into the electrically conductive pipe. 19. Перфорационный инструмент по п. 9, отличающийся тем, что каждая зарядная рама выполнена из полимерного материала.19. Perforating tool according to claim 9, characterized in that each charging frame is made of polymer material. 20. Перфорационный инструмент по п. 14, отличающийся тем, что модуль инициатора электрически соединяется с зарядной рамой посредством полосы электрического контакта.20. The punching tool according to claim 14, characterized in that the initiator module is electrically connected to the charging frame via an electrical contact strip. 21. Перфорационный инструмент для перфорации скважины, содержащий:21. A perforating tool for perforating a well, comprising: цилиндрический корпус;cylindrical body; первый перфорационный узел, расположенный внутри корпуса, причем указанный первый перфорационный узел содержит первую раму для кумулятивных зарядов, модуль инициатора и элемент в форме перегородки, расположенный между первой рамой и модулем инициатора; иa first perforation assembly located within the housing, said first perforation assembly comprising a first frame for shaped charges, an initiator module, and a partition-shaped member located between the first frame and the initiator module; And второй перфорационный узел, расположенный внутри корпуса, причем указанный второй перфорационный узел содержит вторую раму для кумулятивных зарядов, электрически соединенную с модулем инициатора первого перфорационного узла посредством электрического проводника, расположенного проходящим через центральный проход второй рамы.a second perforation assembly located within the housing, said second perforation assembly comprising a second frame for shaped charges electrically coupled to the initiator module of the first perforation assembly via an electrical conductor located passing through a central passage of the second frame. 22. Перфорационный инструмент по п. 21, отличающийся тем, что каждая из первой рамы и второй рамы имеет центральный проход, и вторая рама баллистически соединена с модулем инициатора посредством центрального прохода второй рамы.22. The punching tool of claim 21, wherein each of the first frame and the second frame has a central passage, and the second frame is ballistically connected to the initiator module through the central passage of the second frame. 23. Перфорационный инструмент по п. 21, дополнительно содержащий капсюльный заряд, расположенный в электрическом проводнике рядом с одним или более положениями кумулятивных зарядов второй рамы.23. The perforation tool of claim 21, further comprising a primer charge located in the electrical conductor adjacent to one or more shaped charge positions of the second frame. 24. Перфорационный инструмент по п. 21, отличающийся тем, что электрический проводник представляет собой трубу, и наружная поверхность трубы контактирует с внутренней поверхностью центрального прохода.24. The perforating tool according to claim 21, characterized in that the electrical conductor is a pipe, and the outer surface of the pipe is in contact with the inner surface of the central passage. 25. Перфорационный инструмент по п. 21, отличающийся тем, что элемент в форме перегородки имеет центральный проход, изолирующий элемент, расположенный в центральном проходе, и электрический проводник, расположенный в центральном проходе внутри изолирующего элемента.25. The perforating tool according to claim 21, wherein the partition-shaped element has a central passage, an insulating element located in the central passage, and an electrical conductor located in the central passage within the insulating element. 26. Перфорационный инструмент по п. 23, отличающийся тем, что капсюльный заряд является беспроводным.26. The perforation tool according to claim 23, characterized in that the capsule charge is wireless.
RU2021136889A 2019-05-16 2020-05-14 Device for perforation of well and perforation tool for perforation of well (embodiments) RU2812325C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/848,856 2019-05-16
US63/011,082 2020-04-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021136889A RU2021136889A (en) 2023-06-16
RU2812325C2 true RU2812325C2 (en) 2024-01-29

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2980017A (en) * 1953-07-28 1961-04-18 Pgac Dev Company Perforating devices
US3612189A (en) * 1969-10-24 1971-10-12 Exxon Production Research Co Well perforating and treating apparatus
US4191265A (en) * 1978-06-14 1980-03-04 Schlumberger Technology Corporation Well bore perforating apparatus
WO2012135101A2 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Schlumberger Canada Limited Perforating gun and arming method
RU2561828C2 (en) * 2013-11-21 2015-09-10 Александр Игорьевич Тулаев Perforation system sequential initiation device
WO2018125180A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Halliburton Energy Services, Inc. Modular charge holder segment

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2980017A (en) * 1953-07-28 1961-04-18 Pgac Dev Company Perforating devices
US3612189A (en) * 1969-10-24 1971-10-12 Exxon Production Research Co Well perforating and treating apparatus
US4191265A (en) * 1978-06-14 1980-03-04 Schlumberger Technology Corporation Well bore perforating apparatus
WO2012135101A2 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Schlumberger Canada Limited Perforating gun and arming method
RU2561828C2 (en) * 2013-11-21 2015-09-10 Александр Игорьевич Тулаев Perforation system sequential initiation device
WO2018125180A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Halliburton Energy Services, Inc. Modular charge holder segment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113994070A (en) Modular perforation tool
US20220349278A1 (en) Cluster Gun System
US11377935B2 (en) Universal initiator and packaging
RU2659934C2 (en) Perforation gun system and components
WO2021116338A1 (en) Oriented perforating system
US20230035484A1 (en) Cluster Gun System
US20240068334A1 (en) Initiator assemblies for perforating gun systems
US20210372239A9 (en) Cluster Gun System
RU2812325C2 (en) Device for perforation of well and perforation tool for perforation of well (embodiments)
US11486234B2 (en) Detonator module
CN116568905A (en) Large-sized shaped perforation ejection hole tool
US20240018851A1 (en) Oriented-perforation tool
US20240076965A1 (en) Perforating Gun Assembly and Components
CA3098751C (en) Detonator module
US20240125214A1 (en) Modular perforating gun system
CN115335585A (en) Bundling gun system
CN116113753A (en) Wireless switch for perforating tool