RU78521U1

RU78521U1 - MODULAR PUNCHES WITH ORIENTED CUMULATIVE CHARGES FOR HORIZONTAL WELLS

Info

Publication number: RU78521U1
Application number: RU2008130439/22U
Authority: RU
Inventors: Рустам Анисович Шакиров; Гали Мугаллимович Хамзин; Владимир Михайлович Рудов; Александр Рюрикович Ликутов; Вячеслав Сергеевич Романенко
Original assignee: ЗАО "НТФ ПерфоТех"
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2008-11-27

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, а именно к корпусным кумулятивным перфораторам для вторичного вскрытия горизонтальных скважин.The utility model relates to the oil and gas industry, namely to case cumulative perforators for the secondary opening of horizontal wells.

Устройство представляет собой кумулятивный перфоратор, включающий корпус и кумулятивные заряды, связанные между собой детонационной цепью в виде детонирующего шнура.The device is a cumulative punch, including a housing and cumulative charges, interconnected by a detonation chain in the form of a detonating cord.

Новым в устройстве является то, что корпус выполнен в виде ряда герметичных секций-модулей, снабженных устройствами передачи и приема детонации, причем шашка-передатчик детонации и шашка-приемник детонации размещены во втулках внутри соосных перфоратору радиальных подшипников, установленных в переходнике и пробке, а кумулятивные заряды размещены на жестком каркасе (например, стальной ленте, стержне), присоединенном к втулкам так, что центр тяжести сборки кумулятивные заряды - каркас - детонирующий шнур не совпадает с осью перфоратора. Оси кумулятивных зарядов перпендикулярны оси перфоратора, а их фазировка составляет 0-180°.New in the device is that the housing is made in the form of a series of sealed sections-modules equipped with detonation transmitting and receiving devices, with the knock transmitter and knock receiver located in the bushings inside the radial bearings coaxial to the perforator installed in the adapter and plug, and the cumulative charges are placed on a rigid frame (for example, steel tape, rod) attached to the bushings so that the center of gravity of the assembly of the cumulative charges - frame - detonating cord does not coincide with the axis of the perforator. The axis of the cumulative charges is perpendicular to the axis of the perforator, and their phasing is 0-180 °.

Description

Известны [1] применяемые для этой цели перфораторы, спускаемые на насосно-компрессорных трубах. Одним из их недостатков является сложность сборки перфораторов, особенно для протяженных интервалов. Технические решения, реализованные в [2] и [3], в значительной мере устраняют трудности сборки многометровых (километровых) перфораторов. Перфоратор [2] содержит корпус в виде ряда секций-модулей. В каждом модуле размещены кумулятивные заряды, связанные между собой детонационной цепью в виде детонирующего шнура, переходников, соединяющих секции между собой через устройство передачи детонации. Последнее включает последовательно собранные кумулятивную шашку-передатчик детонации и шашку-приемник. Шашка-передатчик детонации и шашка-приемник размещены соответственно в цельнометаллической пробке с осевым каналом и в цельнометаллическом переходнике на подпружиненной втулке. Шашка-передатчик детонации установлена на расстоянии, не совпадающем с фокусным. В корпусе шашки-приемника закреплена накладка с кумулятивной выемкой со стороны детонирующего шнура. Кумулятивные заряды размещены в толстостенном металлическом каркасе.Known [1] used for this purpose perforators, run on tubing. One of their drawbacks is the complexity of the assembly of perforators, especially for extended intervals. Technical solutions implemented in [2] and [3] significantly eliminate the difficulties of assembling multi-meter (kilometer) perforators. The hammer drill [2] contains a housing in the form of a series of module sections. Each module contains cumulative charges interconnected by a detonation chain in the form of a detonating cord, adapters connecting the sections to each other through a detonation transmission device. The latter includes successively assembled cumulative knock-transmitter-detonation and checker-receiver. The knock transmitter and knock receiver are respectively located in an all-metal plug with an axial channel and in an all-metal adapter on a spring-loaded sleeve. The knock transmitter is set at a distance that does not match the focal length. In the housing of the checker receiver, a pad is fixed with a cumulative recess from the detonating cord. Cumulative charges are placed in a thick-walled metal frame.

Устройство [3] содержит корпус в виде ряда секций-модулей, кумулятивные заряды, переходники. Кумулятивные заряды соединены между собой детонационной цепью в виде детонационного шнура. Переходники соединяют секции между собой и устройства передачи детонации от модуля к модулю. Детонационная цепь между модулями включает последовательно шашку-передатчик детонации, стальную пробку-преграду, шашку-приемник. Стальная пробка-преграда ввернута в верхнюю часть центрального отверстия переходника. Шашка-приемник соединена со второй шашкой-передатчиком отрезком термостойкого детонационного шнура. Вторая шашка-приемник установлена в начале детонационной цепи следующего модуля. Шашки-приемники установлены с зазорами, обеспечивающими гарантированное срабатывание всего перфоратора в рабочих условиях и гарантированный отказ при разгерметизации системы.The device [3] contains a housing in the form of a series of module sections, cumulative charges, adapters. Cumulative charges are interconnected by a detonation chain in the form of a detonation cord. Adapters connect the sections to each other and the detonation transmission device from module to module. The detonation circuit between the modules consistently includes a detonation checker-transmitter, a steel stopper, and a checker-receiver. The steel stopper screw is screwed into the upper part of the central hole of the adapter. The checker receiver is connected to the second checker transmitter by a piece of a heat-resistant detonation cord. The second checker receiver is installed at the beginning of the detonation circuit of the next module. Checkers-receivers are installed with gaps that ensure the guaranteed operation of the entire punch under operating conditions and guaranteed failure during depressurization of the system.

Горизонтальные скважины часто имеют малую толщину коллектора и для их вскрытия применяют перфораторы с кумулятивными зарядами (КЗ), ориентированными, например, вдоль распространения пласта, что и является поставленной технической задачей.Horizontal wells often have a small thickness of the reservoir and perforators with cumulative charges (CG), oriented, for example, along the distribution of the formation, are used to open them, which is a technical task.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением является [4]. В этой группе изобретений необходимая ориентация достигается эксцентрическим утяжелением одного или нескольких компонентов колонны корпусного перфоратора, которые выбирают из кумулятивных зарядов, зарядных трубок и корпусов перфораторов.Closest to the claimed technical solution is [4]. In this group of inventions, the necessary orientation is achieved by the eccentric weighting of one or more components of the column of the casing punch, which are selected from the cumulative charges, charging tubes and punch bodies.

Прототип - ориентируемый корпусной перфоратор, присоединенный к инструментальной колонне, содержащий один или несколько компонентов колонны корпусного перфоратора, включающих один или несколько кумулятивных зарядов с оболочкой, размещенных в зарядной трубке, корпус перфоратора, переходник, расположенный между одним или несколькими компонентами колонны корпусного перфоратора и инструментальной колонной и имеющий роликовые колеса для облегчения транспортировки одного или нескольких компонентов колонны корпусного перфоратора в скважине и поворотный кожух для обеспечения возможности поворота одного или нескольких компонентов колонны корпусного перфоратора независимо от поворотного кожуха (вероятно, от инструментальной колонны), причем по меньшей мере один или несколько компонентов колонны корпусного перфоратора эксцентрически утяжелены для ориентации кумулятивных зарядов в желаемом направлении, при этом центр тяжести оболочки кумулятивных зарядов смещен за счет ее формы.A prototype is an orientable casing punch attached to an instrumental column containing one or more components of the casing punch column, including one or more cumulative charges with a shell placed in the charging tube, a perforator housing, an adapter located between one or more components of the casing punch column and the instrumental the column and having roller wheels to facilitate the transportation of one or more components of the column of the casing punch in the well and the rotary casing to enable rotation of one or more components of the column of the casing punch independently of the casing (probably from the tool string), and at least one or more components of the column of the casing punch are eccentrically weighted to orient the cumulative charges in the desired direction, the center of gravity of the shell of the cumulative charges is displaced due to its shape.

При этом, возможно,In this case, perhaps

- к оболочке одного или нескольких кумулятивных зарядов присоединены грузы;- loads are attached to the shell of one or more cumulative charges;

- один или несколько кумулятивных зарядов закреплены внутри зарядной трубки на месте, где центр тяжести одного или нескольких кумулятивных зарядов удален от оси поворота корпусного перфоратора;- one or more cumulative charges are fixed inside the charging tube at a place where the center of gravity of one or more cumulative charges is removed from the axis of rotation of the casing punch;

- дополнительный материал добавлен к корпусу перфоратора;- additional material added to the punch body;

- с корпуса перфоратора удален материал;- material has been removed from the punch body;

- посредством удаления материала на поверхности корпуса перфоратора образованы круговые выемки;- by removing material on the surface of the perforator body, circular recesses are formed;

- дополнительный материал присоединен к зарядной трубке;- additional material attached to the charging tube;

- с зарядной трубки удален материал;- material is removed from the charging tube;

- зарядная трубка выполнена в виде эксцентрически утяжеленной поворотной зарядной трубки;- the charging tube is made in the form of an eccentrically weighted rotary charging tube;

- поворотная зарядная трубка имеет присоединенный маятниковый груз;- the rotary charging tube has an attached pendulum load;

- поворотная зарядная трубка имеет внутри груз, окружающий по меньшей мере часть одного или нескольких кумулятивных зарядов;- the rotary charging tube has a load inside, surrounding at least a portion of one or more cumulative charges;

- корпус перфоратора ориентирован относительно поворотной зарядной трубки посредством одного или нескольких грузов;- the perforator body is oriented relative to the rotary charging tube by means of one or more weights;

- один или несколько грузов являются внешними по отношению к корпусу перфоратора;- one or more goods are external to the body of the hammer;

- один или несколько грузов выполнены со скругленными концами, обеспечивающими возможность направления корпусного перфоратора через искривления скважины;- one or more loads made with rounded ends, providing the possibility of directing the body punch through the curvature of the well;

- зарядная трубка выполнена в виде разрезной зарядной трубки, имеющей множество сегментов, соединенных друг с другом с возможностью изгиба отдельных сегментов без разъединения;- the charging tube is made in the form of a split charging tube having a plurality of segments connected to each other with the possibility of bending the individual segments without disconnecting;

- корпус перфоратора дополнительно содержит разрезную утяжеляющую прокладку, присоединенную к колонне перфоратора и имеющую множество - the perforator housing further comprises a split weighting pad attached to the perforator column and having a plurality

сегментов, соединенных друг с другом с возможностью изгиба отдельных сегментов без разъединения;segments connected to each other with the possibility of bending individual segments without separation;

- дополнительно присоединено множество корпусных перфораторов;- additionally attached a lot of case perforators;

- множество корпусных перфораторов присоединено друг к другу посредством корпуса, обеспечивающего их принудительную центровку;- a plurality of casing punchers are connected to each other by means of a casing, providing their forced alignment;

- корпус для принудительной центровки приспособлен исключить установочную ошибку, являющуюся следствием допусков на обработку и зазоров, имеющихся в перфораторах.- the case for forced alignment is adapted to eliminate the installation error resulting from processing tolerances and clearances in the punchers.

Заявляемое техническое решение направлено на значительное упрощение конструкции и процесса снаряжения перфоратора с ориентируемыми кумулятивными зарядами.The claimed technical solution is aimed at significantly simplifying the design and the process of equipping a perforator with oriented shaped charges.

На фиг.1 показан общий вид модуля. В корпусе 1 на жестком каркасе 2 размещены кумулятивные заряды (КЗ) 3, соединенные детонирующим шнуром (ДШ) 4. Сборка КЗ - каркас - ДШ присоединена к втулкам, верхней 5 и нижней 6. Втулки размещены внутри соосных перфоратору радиальных подшипников 7 и 8, установленных в переходнике 9 и пробке 10. Внутри втулок размещены приемное 11 и передающее 12 устройства. Сборка КЗ - каркас - ДШ присоединена к втулкам так, что центр тяжести сборки не совпадает с осью перфоратора. Оси кумулятивных зарядов перпендикулярны оси перфоратора, а их фазировка может составлять 0-180°.Figure 1 shows a General view of the module. In case 1, on a rigid frame 2, cumulative charges (KZ) 3 are placed, connected by a detonating cord (DS) 4. The KZ assembly - frame - DS is attached to the bushings, upper 5 and lower 6. The bushings are placed inside the radial bearings 7 and 8, coaxial to the punch, installed in the adapter 9 and the plug 10. Inside the bushings are placed receiving 11 and transmitting 12 devices. Assembly KZ - frame - DS attached to the bushings so that the center of gravity of the assembly does not coincide with the axis of the punch. The axis of the cumulative charges is perpendicular to the axis of the perforator, and their phasing can be 0-180 °.

Устройство в скважине работает следующим образом. Соединяя модули друг с другом, образуют перфоратор необходимой длины и на колонне насосно-компрессорных труб спускают в скважину. При достижении горизонтального участка, КЗ 3 ориентируются необходимым образом вследствие того, что центр тяжести сборки КЗ - каркас 2 - ДШ 4 не совпадает с осью перфоратора и сборка, проворачиваясь в подшипниках 7 и 8, занимает нижнее устойчивое положение равновесия. При срабатывании детонирующего устройства (выше расположенного модуля) приемное устройство 11 инициирует ДШ 4, от которого детонируют КЗ 3, создающие гидродинамическую связь скважины с пластом и передающее устройство 12, инициирующее аналогичный процесс в следующем модуле.The device in the well operates as follows. Connecting the modules to each other, they form a perforator of the required length and are lowered into the well on the tubing string. Upon reaching the horizontal section, KZ 3 is oriented as necessary due to the fact that the center of gravity of the KZ assembly - frame 2 - DS 4 does not coincide with the axis of the punch and the assembly, turning in bearings 7 and 8, occupies a lower stable equilibrium position. When the detonating device is triggered (above the located module), the receiving device 11 initiates a DS 4, from which a short circuit 3 is detonated, creating a hydrodynamic connection between the well and the formation, and a transmitting device 12 initiating a similar process in the next module.

Заявляемые технические решения использованы ЗАО «НТФ ПерфоТех» при разработке перфораторов ПМО73С и испытаны в стендовых и скважинных условиях.The claimed technical solutions were used by NTF PerfoTech CJSC in the development of the PMO73S perforators and were tested in bench and well conditions.

Сравнение заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».Comparison of the proposed solutions with the prototype allows us to conclude that the criterion of "novelty".

Модульный перфоратор с ориентируемыми кумулятивными зарядами для горизонтальных скважинOriented cumulative charge modular drill for horizontal wells

1. Модульный перфоратор с ориентируемыми кумулятивными зарядами для горизонтальных скважин, включающий корпус и кумулятивные заряды, связанные между собой детонационной цепью в виде детонирующего шнура, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде ряда герметичных секций-модулей, снабженных устройствами 1. A modular punch with orientable cumulative charges for horizontal wells, comprising a housing and cumulative charges interconnected by a detonation chain in the form of a detonating cord, characterized in that the housing is made in the form of a series of sealed module sections equipped with devices

передачи и приема детонации, причем шашка-передатчик детонации и шашка-приемник детонации размещены во втулках внутри соосных перфоратору радиальных подшипников, установленных в переходнике и пробке, а кумулятивные заряды размещены на жестком каркасе (например, стальной ленте, стержне), присоединенном к втулкам так, что центр тяжести сборки кумулятивные заряды - каркас - детонирующий шнур не совпадает с осью перфоратора.detonation transmission and reception, and the knock transmitter and knock receiver is placed in the bushings inside the radial bearings coaxial to the punch installed in the adapter and the plug, and the cumulative charges are placed on a rigid frame (for example, a steel tape, a rod) connected to the bushings that the center of gravity of the assembly is the cumulative charges — the frame — the detonating cord does not coincide with the axis of the perforator.

2. Перфоратор по п.1, отличающийся тем, что оси кумулятивных зарядов перпендикулярны оси перфоратора, а их фазировка составляет 0-180°.2. The perforator according to claim 1, characterized in that the axis of the cumulative charges are perpendicular to the axis of the perforator, and their phasing is 0-180 °.

Источники информации:Information sources:

1. Григорян Н.Г. и др., Прострелочные и взрывные работы в скважинах, М.: Недра, 1980.1. Grigoryan N.G. and others, Shooting and blasting in wells, M .: Nedra, 1980.

2. Патент РФ №2270911 Корпусной скважинный кумулятивный перфоратор, опубл. 2006.02.27.2. RF patent No. 2270911 Casing downhole cumulative perforator, publ. 2006.02.27.

3. Патент РФ №2215127 Корпусный скважинный кумулятивный перфоратор, опубл. 2003.10.27.3. RF patent No. 2215127 Casing downhole cumulative perforator, publ. 2003.10.27.

4. Патент РФ №2280150 Способ транспортировки и ориентации кумулятивных зарядов, ориентируемый корпусной перфоратор, способ перфорирования и ориентируемая перфораторная система, опубл. 2006.07.20 Бюл. №20.4. RF patent No. 2280150 Method for transporting and orienting cumulative charges, orientated body punch, punching method and orientable punch system, publ. 2006.07.20 Bull. No. 20.

Claims

1. A modular punch with orientable cumulative charges for horizontal wells, comprising a housing and cumulative charges interconnected by a detonation chain in the form of a detonating cord, characterized in that the housing is made in the form of a series of sealed sections-modules equipped with detonation transmitting and receiving devices, and the knock transmitter and knock receiver is placed in the bushings inside the radial bearings coaxial to the rotary hammer installed in the adapter and the plug, and the cumulative charges are placed on and a rigid frame (for example, a steel tape, a rod) attached to the bushings so that the center of gravity of the assembly cumulative charges - frame - detonating cord does not coincide with the axis of the punch.

2. The perforator according to claim 1, characterized in that the axis of the cumulative charges are perpendicular to the axis of the perforator, and their phasing is 0-180 °.