Устройство для перфорации колонн кумулятивными зарядами

 

Использование: в области добычи флюида из скважин, а более конкретно, в технике перфорации нефтегазовых скважин. Обеспечивает увеличение размеров перфорационных каналов при одновременном уменьшении расходуемой энергии. Сущность изобретения: устройство содержит основные кумулятивные заряды в индивидуальных каркасах и средства их взрывания. Кроме того, устройство содержит дополнительные кумулятивные заряды. Основные кумулятивные заряды со средствами их взрывания помещены по вершинам клиньев. Они выполнены с возможностью выполнения в колонне предварительных поперечных надрезов. Дополнительные кумулятивные заряды размещены в основании клиньев. Они установлены с возможностью их подрыва от основных кумулятивных зарядов и окончательного формирования в колонне перфорационных каналов в зонах ее предварительных поперечных надрезов. 6 ил.

Изобретение относится к области добычи флюида из скважин, а более конкретно, к технике перфорации нефтегазовых скважин.

Известно устройство для перфорации колонн кумулятивными зарядами, включающее кумулятивные заряды в каркасе /1/.

Недостатком устройства является низкая его надежность, его недостаточная стойкость.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для перфорации колонн кумулятивными зарядами, содержащее кумулятивные заряды в индивидуальных каркасах и средствах их взрывания /2/.

Недостатком этого устройства является то, что с его применением перфорируемые каналы имеют небольшой диаметральный размер /до 8 12 мм/.

Техническим результатом изобретения является увеличение размеров получаемых каналов при одновременном уменьшении расходуемой энергии.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для перфорации колонн кумулятивными зарядами, содержащее кумулятивные заряды в индивидуальных каркасах и средства их взрывания, снабжено дополнительными кумулятивными зарядами, а каркасы выполнены в виде клиньев, причем основные кумулятивные заряды со средствами их взрывания помещены по вершинам клиньев и выполнены с возможностью выполнения в колонне предварительных поперечных надрезов, а дополнительные кумулятивные заряды размещены в основании клиньев с возможностью их подрыва от основных кумулятивных зарядов и окончательного формирования в колонне перфорированных каналов в зонах ее предварительных поперечных надрезов.

Положительный эффект в изобретении достигается за счет того, что изменен физический процесс деформаций в зоне перфорации: вместо известного силового и термического воздействия кумулятивной струи, создающей круглый в поперечном сечении канал небольшого диаметра /до 8 12 мм/ по предложенному изобретению в поперечном сечении контура клина кумулятивной струей делаются надрезы, ослабляющие металл, а затем клиновидной взрывной волной производят перемещающееся в обе стороны от поперечного надреза клиновое силовое воздействие на обе половинки металла внутри контура канала. Клиновое силовое воздействие приводит к отгибанию и/или/ отрыву половинок металла по контуру надрезов. Требуемая мощность кумулятивных зарядов для нанесения надрезов значительно меньше, чем для производства глубоких каналов существующими способами.

Надрезы, являясь концентраторами напряжений, снижают напряжения отгиба в десятки раз. Отгиб металла с его незначительной деформацией требует значительно меньше затрат энергии /до 10000 раз/, чем пришлось бы ее затратить на расплавление и удаление металла из полученного канала размером в несколько десятков квадратных сантиметров /например, 20х80=1600 мм², где: 20 мм - ширина канала, 80 мм длина канала/.

Таким образом, обеспечивают изготовление каналов большого размера с незначительными затратами энергии, т.е. достигают выполнение технического результата.

Предложенное устройство показано на фиг.1 6 где изображены: на фиг.1 - поперечный разрез В В устройства, на фиг.2 вид сверху на устройство; на фиг. 3 разрез А А на фиг.1; на фиг.4 разрез Б Б на фиг.2; на фиг.5 - вид сбоку на канал, получаемый при перфорации; на фиг.6 разрез Г Г на фиг.5.

Устройство работает следующим образом.

После спуска устройства в скважину на расчетную глубину перфорации и инициирования детонирующего шнура 5 с помощью электродетонатора, в первую очередь срабатывает участок кумулятивного заряда 1а, кумулятивная струя которого формирует в колонне поперечную относительно будущего канала цель или надрез 9. В следующий момент от центрального заряда срабатывают участки кумулятивных зарядов 1б, формируя щели или надрезы 8 по контуру 4 канала 3.

Взрывная волна из-за клиновидного расположения зарядов 1а и 1б на клиньях 6, установленных в углублении корпуса 2, начинает в первую очередь воздействовать в зоне поперечного надреза 9 канала 3, перемещая воздействие на металл 7 канала 3 вправо и влево, отгибая и/или/ срезая ослабленные надрезами 8 и 9 половинки металла внутри канала 3, подобно тому, как режут листовой металл на гильотинных ножницах. Для формирования надрезов 8 и 9, отгиба и среза ослабленного надрезами металла требуются незначительные затраты энергии по сравнению с лобовым силовым и термическим воздействием струи в прототипе. Именно по этой причине в прототипе и невозможно сформировать канал большого диаметра или большого сечения любой другой формы.

Каналы 3 можно сформировать или с полным удалением металла 7 /фиг.5/ или ограничиться их отгибом /фиг. 6/, что тоже имеет смысл для предотвращения засорения металлом или образовавшегося канала 3 или скважины.

Предлагаемое изобретение позволяет формировать каналы 3 любого размера, для чего можно устанавливать любое количество клиньев 6 и зарядов 1а и 1б от одного до десятков и сотен. В нашем примере показано 2 расположенных рядом клина 6 с зарядами на них 1а и 1б.

Продуктивность скважин благодаря качественному возрастанию размеров каналов также возрастает. Особенно это важно, когда в скважине выполняются гидроразрывы с использованием зарядов ПГД-БК или силовыми агрегатами.

Формула изобретения

Устройство для перфорации колонн кумулятивными зарядами, содержащее кумулятивные заряды в индивидуальных каркасах и средства их взрывания, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными кумулятивными зарядами, а каркасы выполнены в виде клиньев, причем основные кумулятивные заряды со средствами их взрывания помещены по вершинам клиньев и выполнены с возможностью выполнения в колонне предварительных поперечных надрезов, а дополнительные кумулятивные заряды размещены в основании клиньев с возможностью их подрыва от основных кумулятивных зарядов и окончательного формирования в колонне перфорационных каналов в зонах ее предварительных поперечных надрезов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6