Взрывной генератор плоской волны для кумулятивных перфораторов

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использовано в кумулятивных перфораторах, применяемых для перфорации нефтяных и газовых скважин. Взрывной генератор плоской волны для кумулятивных перфораторов состоит из инициатора, корпуса с размещенными в нем предварительным зарядом взрывчатого вещества с пустотелой линзой с металлической кумулятивной облицовкой - линзой и основным зарядом взрывчатого вещества, размещенным под основанием конической облицовки, сечение которой соответствует основанию кумулятивной облицовки генератора с углом раствора облицовки, определяемым из условия, чтобы в момент ее удара по поверхности основного заряда материал облицовки имел плоскую форму. Облицовка - линза выполнена из спрессованных порошков металла, например железа, или металлокерамики, пропитанных целлулоидом с количеством наполнителя, изменяющимся в пределах от 20 до 50%. Обеспечивается повышение эффективности кумулятивных зарядов. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использовано в кумулятивных перфораторах, применяемых для перфорации нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство управления формой фронта детонационной волны по патенту РФ №2160880, кл. МПК F42B 1/00, содержащее осесимметричные промежуточный заряд взрывчатого вещества (BB) с детонатором, с противоположной стороны которого примыкает инертная линза, выполненная из материала с низкой скоростью распространения звука, например из свинца или обедненного урана, имеющая в основном плоскую поверхность, расположенную в непосредственной близости от детонатора вещества, и выпуклую поверхность, противоположную упомянутой плоской поверхности, или выпукло-выпуклую форму поверхности, основной заряд ВВ с кумулятивной выемкой, примыкающий к линзе с обратной стороны, и расположенные в едином корпусе.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является устройство, описанное в патенте РФ 2317406 МПК E21B 43/117, содержащее инициатор, корпус с размещенными в нем предварительным зарядом BB с пустотелой линзой с металлической кумулятивной облицовкой и основным зарядом BB, размещенным под основанием конической облицовки, сечение которой соответствует основанию кумулятивной облицовки генератора, с углом раствора облицовки, определяемым из условия, чтобы в момент ее удара по поверхности основного заряда материал облицовки имел плоскую форму.

Недостатками рассмотренных технических решений являются наличие в конструкции кумулятивных зарядов, не разрушаемых линз, расположенных внутри основного заряда BB, снижающего эффективность кумулятивного заряда, и остающихся в створе скважины после подрыва кусочков материала линзы.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности кумулятивных зарядов с линзами.

Технический результат заключается в формировании детонационной волны с плоским фронтом линзой, разрушаемой после формирования ею плоской волны.

Это достигается тем, что в устройстве взрывного генератора плоской волны для кумулятивных перфораторов, содержащем инициатор, корпус с размещенными в нем предварительным зарядом BB с пустотелой линзой с кумулятивной выемкой, облицованной конической металлической оболочкой (линзой) с металлической кумулятивной облицовкой, и основным зарядом BB, размещенным под основанием конической облицовки, сечение которой соответствует основанию кумулятивной облицовки генератора, с углом раствора облицовки, определяемым из условия, чтобы в момент ее удара по поверхности основного заряда материал облицовки имел плоскую форму, согласно изобретению, облицовка (линза) выполнена из спрессованных порошков металла, например железа, или металлокерамики, пропитанных целлулоидом, с количеством наполнителя, изменяющимся в пределах от 20 до 50%.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих изобретение от прототипа, позволяет сделать вывод о соответствии его условию «новизна».

Новые признаки (металлическая облицовка (линза) выполнена из спрессованных порошков металла, например железа, или металлокерамики, пропитанных целлулоидом, с количеством наполнителя, равным 20-50%) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

На фиг.1 изображено устройство взрывного генератора плоской волны для кумулятивных перфораторов.

На фиг.2 приведен пример процесса преобразования детонационной волны со сферически расходящимся волновым фронтом в волну с плоским фронтом и разрушения материала линзы во времени в гиперкумулятивном заряде для перфорации скважин в соответствии с рекомендациями Патента РФ 2412338, МПК E 43/117, F42B 1/02. Устройство взрывного генератора плоской волны для кумулятивных перфораторов содержит инициатор 1, предварительный заряд BB 2, пустотелую линзу с металлической кумулятивной облицовкой 3, основной заряд BB 4 с кумулятивной выемкой 6, корпус устройства 5. Пустотелая линза с кумулятивной облицовкой 3 может быть выполнена из металлокерамики, пропитанной целлулоидом, с количеством наполнителя изменяющимся в пределах от 20 до 50%.

Работает устройство следующим образом. Инициатор 1 (электродетонатор, детонирующий шнур, капсюль детонатор) возбуждает симметричную детонационную волну в предварительном заряде BB 2 с формой волны детонации, близкой к сферически расходящейся. Сформированная детонационная волна падает на полую линзу с кумулятивной облицовкой 3. Продукты детонации предварительного заряда BB 2 метают пустотелую линзу с кумулятивной облицовкой 3, одновременно возбуждая в материале линзы ударную волну. Пустотелая линза с кумулятивной облицовкой 3 выгибается и приобретает плоскую форму, ударяет по основному заряду ВВ 4 с кумулятивной выемкой 6. В основном заряде BB возбуждается детонационная волна с плоским фронтом, которая далее взаимодействует с кумулятивной облицовкой с формированием кумулятивной струи. Одновременно ударная волна в материале такой динамической линзы, взаимодействуя с материалом наполнителя, вызывает разлет материала линзы в радиальном направлении от оси симметрии заряда. Экспериментально определено, что при количестве наполнителя менее 20% разлет материала линзы не происходит. А при количестве наполнителя более 50% разлет материала линзы происходит очень быстро и инициирование основного заряда BB 4 становится неустойчивым. Максимальная скорость разлета материала линзы при количестве наполнителя 50% составляет 170-200 м/с. Таким образом, можно в зависимости от концентрации целлулоида в смеси использовать этот материал в качестве материала для линзы, когда материал не сжимается, а расширяется после взрыва. Этот факт оказывается важным, например, в сдвоенных кумулятивных зарядах.

Важным свойством материала линзы в большинстве случаев должна быть возможность его «рассыпания» после силового воздействия взрыва. В этом направлении перспективны композиционные материалы, в состав которых могут входить вещества, содержащие окислитель и горючее и при адиабатическом сжатии превращающиеся в газ, вызывающий разрушение сгустка вспомогательного вещества. В такой среде термодинамического равновесия за фронтом ударной волны в материале облицовки нет. Например, изделие из смеси металлического порошка и целлулоида, где он может быть связующим, или пропитка целлулоидом сформированной детали раствором в ацетоне во время кумулятивного взрыва ведут себя таким образом. Целлулоид при высоком давлении разлагается полностью, а при нормальных давлениях является безопасным материалом. Из него изготавливают детские игрушки. Тело линзы может быть также сформировано из полуактивных материалов, например из смеси металлокерамики или порошков металлов с целлулоидом.

Более того, можно упростить изготовление такого рода деталей, используя, например, целлулоид в качестве связующего в конструкции и миновать стадию спекания изделия из порошка до пропитки ее целлулоидом, что удешевит и упростит технологию изготовления такого рода изделий.

Для изготовления полуактивной линзы использовались порошки железа. Использовались фракции частиц порошка размером менее 50 мкм, которые отсеивались с помощью сита. Полуактивная линза изготавливалась прессованием заготовок с последующим токарным точением. В качестве наполнителя использовался целлулоид, который предварительно растворялся ацетоном.

Таким образом, рассыпающаяся в радиальном направлении от оси симметрии заряда линза из порошкового или металлокерамического материала, пропитанная целлулоидом, не засоряет кусками металла скважинное пространство и повышается эффективность применения кумулятивных зарядов с линзами.

Предлагаемое устройство управления детонационным фронтом прошло экспериментальную проверку и доступно для методов вычислительного эксперимента.

Использование данного изобретения позволит получить плоский детонационный фронт в основном заряде BB из расходящегося сферического детонационного фронта в предварительном заряде взрывчатого вещества с разрушающейся линзой с возможностью управления временем и скоростью разрушения пустотелой линзы с кумулятивной облицовкой.

Взрывной генератор плоской волны для кумулятивных перфораторов, состоящий из инициатора, корпуса с размещенными в нем предварительным зарядом взрывчатого вещества с пустотелой линзой с металлической кумулятивной облицовкой - линзой и основным зарядом взрывчатого вещества, размещенным под основанием конической облицовки, сечение которой соответствует основанию кумулятивной облицовки генератора с углом раствора облицовки, определяемым из условия, чтобы в момент ее удара по поверхности основного заряда материал облицовки имел плоскую форму, отличающийся тем, что облицовка - линза выполнена из спрессованных порошков металла, например железа, или металлокерамики, пропитанных целлулоидом с количеством наполнителя, изменяющимся в пределах от 20 до 50%.



 

Похожие патенты:

Изобретение раскрывает устройство кумулятивного заряда скважинного перфоратора, создающего при вскрытии продуктивного пласта расширяющийся кумулятивный канал.

Изобретение относится к узлам кумулятивного корпусного перфоратора и предназначено для соединения корпусов и передачи детонации. Техническое решение содержит первую часть и вторую часть, соединенные между собой разъемным шарнирным соединением.

Изобретение относится к кумулятивным корпусным перфораторам и предназначено для осуществления перфорирования стенок скважин. Модульный перфоратор содержит отдельные модули, соединенные между собой узлами соединения модулей с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними модулями.

Группа изобретений относится к области перфорирования, а именно к созданию переходного состояния с давлением скважины, меньшим пластового давления, связанного с перфорированием.

Способ и устройство относятся к перфорированию обсадных труб скважин для добычи нефти, газа, воды и могут быть использованы в кумулятивных скважинных перфораторах, улучшающих гидродинамическую связь пласта со скважиной и обеспечивающих повышение дебита скважины.

Группа изобретений относится к области добычи нефти, а именно к способу и устройству для перфорирования скважин. Способ перфорирования подземного пласта заключается в том, что доставляют в скважину кумулятивный заряд, содержащий оболочку, взрывчатый материал, размещенный в оболочке, и облицовку, окружающую взрывчатый материал, размещенный в указанной оболочке, и имеющую верхушечную часть, профиль которой толще профиля любой другой части облицовки, причем указанные облицовка и верхушечная часть изготовлены из порошкового материала, плотность материала верхушечной части больше плотности материала смежной части облицовки, а пористость материала верхушечной части меньше пористости материала смежной части облицовки; и вызывают детонацию кумулятивного заряда.

Изобретение относится к области добычи углеводородов и может быть использовано для вторичного вскрытия прискважинной зоны и обеспечения эффективных геолого-технических мероприятий при обработке этой зоны.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при прострелочно-взрывных работах в скважинах для вторичного вскрытия продуктивных пластов.

Изобретение относится к нефтедобывающей и горной промышленности и может быть использовано при прострелочно-взрывных работах в скважинах. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения эффективности вторичного вскрытия пласта. .

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности. Преимущественная область использования - формирование кумулятивных струй в перфораторах, предназначенных для вскрытия продуктивного пласта в нефтяных и газовых скважинах. Способ получения составных кумулятивных струй в зарядах перфоратора включает инициирование заряда взрывчатого вещества с открытой полостью в форме сферического сегмента в теле заряда взрывчатого вещества в сторону полости, облицовку полости из различных материалов, при этом каждый последующий слой за слоем, примыкающий к полости заряда взрывчатого вещества, выполнен из материала с меньшей удельной массой относительно материала предыдущего слоя, метание облицовки продуктами взрыва, выворачивание облицовки по оси симметрии заряда в противоположную сторону направления своего движения, отрыв внутреннего слоя облицовки от внешнего, формирование составной кумулятивной струи из внутреннего слоя облицовки с максимальной скоростью, большей, чем максимальная скорость формируемой кумулятивной струи из внешнего слоя облицовки. Облицовку выполняют слоистой с количеством слоев не менее двух, все слои выполняют раздельными и разнотолщинными, с уменьшением толщины слоя от центральной части к периферийной, а со стороны торца заряда с выемкой размещают осесимметричный полый преобразователь с внутренним профилем, выполненным преимущественно в форме усеченного конуса, сужающегося в направлении движения кумулятивных струй. В процессе метания и выворачивания кумулятивной облицовки последовательно дополнительно воздействуют на периферийную часть облицовки, сначала на облицовку из материала с меньшей плотностью, затем на облицовку с большей плотностью материала за счет их соударения и скольжения по внутренней поверхности преобразователя, преобразуя продольную скорость метания облицовки в радиальную скорость ее сжатия и обеспечивая увеличение глубины перфорационного канала. 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для вскрытия продуктивных пластов в нефтяных и газовых скважинах путем создания перфорационных каналов и дополнительной обработки приканальной зоны химическим реагентом. Способ заканчивания скважин включает инициирование заряда взрывчатого вещества (ВВ) с расположенной в торце заряда с противоположной стороны инициирования заряда выемкой, облицованной инертным материалом, метание, ускорение и сжатие материала кумулятивной облицовки (КО) продуктами детонации ВВ, его соударение на оси симметрии заряда и формирование кумулятивной струи (КС). В процессе метания и сжатия КО дополнительно воздействуют на КО за счет принудительного взаимодействия КО с одним или несколькими дополнительными телами (ДТ), их соударения и скольжения частей материала КО относительно ДТ с одновременным разворотом частей материала КО, соударения частей материала КО на оси симметрии заряда с формированием КС. ДТ или несколько ДТ изготавливают из химически активного вещества с плотностью не более плотности материала КО. Кумулятивный заряд устанавливают в обсадную колонну, производят инициирование химически активного вещества ДТ при его метании продуктами детонации ВВ и взаимодействии с КО, выполняют перфорационный канал в обсадной колонне и окружающем продуктивном пласте сформированной КС с одновременным занесением сформированной КС химически активного вещества и прирост поверхности фильтрации в окружающем перфорационный канал продуктивном пласте по всей его длине. Обеспечиваются увеличение продуктивности нефтяных скважин, а также разуплотнение перфорационного канала. 2 ил.

Группа изобретений относится к области добычи нефти и газа. Перфорирующий аппарат для использования в скважине, содержащий кумулятивный заряд; оболочку кумулятивного снаряда; взрывчатое вещество кумулятивного снаряда, расположенное внутри оболочки; облицовку кумулятивного снаряда, сцепляющуюся с взрывчатым веществом и выполненную с возможностью образования кумулятивной струи при детонации взрывчатого вещества для пробивания перфорационного канала; причем компонент энергетического материала облицовки предназначен для осуществления ее экзотермической реакции внутри перфорационного канала после детонации взрывчатого вещества; и газообразующий компонент облицовки предназначен для осуществления реакции в присутствии экзотермической реакции компонента энергетического материала для образования газа и тем самым создания волны давления, которая перемещается назад через канал для очищения канала от обломочного материала. Обеспечивается создание кумулятивной перфорирующей струи, используемой как для образования перфорационного канала в горной породе пласта, так и для очистки перфорационного канала от обломков. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам вскрытия продуктивных пластов в нефтяных скважинах. Способ перфорации скважины заключается в соосном расположении в общем герметичном корпусе двух разнесенных в пространстве между собой кумулятивных зарядов, инициировании зарядов взрывчатого вещества с выемками с торца заряда, расположенного с противоположной стороны расположения выемки в заряде, облицовке выемок металлическими оболочками. Первым инициируют заряд, установленный дальше или ближе к преграде с задержкой по времени, изменяющейся в интервале от 0 до времени, равного не менее времени формирования первой кумулятивной струи в кумулятивном заряде. Инициируют второй кумулятивный заряд формированием двух кумулятивных струй, двигающихся соосно одна за другой по оси симметрии заряда и осуществляющих последовательное пробитие преграды. В процессе метания и сжатия кумулятивной оболочки дополнительно воздействуют на кумулятивную оболочку за счет принудительного взаимодействия кумулятивной оболочки с одним или несколькими дополнительными телами, их соударения и скольжения частей материала кумулятивной оболочки относительно дополнительного тела с одновременным разворотом частей материала кумулятивной оболочки на угол схождения на ось симметрии заряда более 180 градусов и не превышающий 360 градусов, соударения частей материала кумулятивной оболочки на оси симметрии заряда под углом более 180 градусов и не превышающим 360 градусов. Первый сынициированный заряд формирует кумулятивную струю с максимальными градиентом скорости и скорости головной части кумулятивной струи, обеспечивающую кратер с формой, близкой к цилиндрической, и диаметром кратера в преграде более максимального диаметра второй сформированной кумулятивной струи. Второй сынициированный заряд формирует кумулятивную струю, двигающуюся с максимальной скоростью головной части не более минимальной скорости конца первой кумулятивной струи и величиной минимальной скорости не менее критической скорости для данных материалов струи и преграды. Обеспечивается повышение эффективности вторичного вскрытия продуктивных пластов. 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к корпусным кумулятивным перфораторам для проведения прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах. Перфоратор самоориентируемый содержит отдельные секции, соединенные между собой узлами соединения секций с выполнением функций механического прочного соединения и передачи детонации между соседними секциями. Каждая из секций имеет корпус, расположенный в корпусе каркас и соединенный с корпусом через подшипники, расположенные в каркасе кумулятивные заряды, бустеры и детонирующий шнур, соединенные между собой. Каркас выполнен в виде отрезка толстостенной трубы с поперечными отверстиями, образующими гнезда для кумулятивных зарядов с заданным шагом и ориентацией. Между поперечными отверстиями на одной из продольных половин каркаса выполнены выборки с формой, определяемой местом расположения краев поперечных отверстий и обеспечивающей образование с ними перемычек. Обеспечивается упрощение конструкции. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к технологиям добычи нефти и может быть применено для газодинамического воздействия на пласт. Способ включает кумулятивную перфорацию интервала скважины с образованием в обсадной колонне скважины и в горной породе сгруппированных перфорационных каналов для притока флюида, последующее срабатывание генераторов давления и их воздействие на пласт через сгруппированные перфорационные каналы для притока флюида с образованием в горной породе индивидуальных трещин разрыва горной породы в направлении каждого перфорационного канала. Причем смежные перфорационные каналы в группе направлены в противоположные стороны. Линейное расстояние между перфорационными каналами в группе отлично или равно линейному расстоянию между группами перфорационных каналов. Технический результат заключается в повышении эффективности газодинамического воздействия на пласт. 5 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области добычи жидких и газообразных текучих сред из буровых скважин, а именно к узлу соединения кумулятивным перфоратором. Шарнирный узел соединения перфоратора содержит два звена, одно - в виде цилиндра со сферической головкой, а второе - со сферическим ложементом, расположенным внутри корпуса звена. На сферической головке первого звена шарнирного соединения выполнены две лыски, расположенные симметрично относительно продольной оси секции перфоратора. Торец первого звена снабжен пружинным фиксатором. Сферический ложемент выполнен в виде сферического поднутрения с расположенным на торце второго звена соосно с продольной осью секции перфоратора овальным отверстием, снабженным пазом под пружинный фиксатор. Обеспечивается увеличение скорости сборки при уменьшении трудоемкости монтажа, с сохранением надежности передачи детонации между секциями в скважинах с большой интенсивностью набора кривизны. 4 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобычи, в частности к методу формирования в насыщенной горной породе за обсадной колонной скважины трещин, проводящих жидкости. Способ формирования проводящих трещин в продуктивной породе за обсадной колонной скважины включает создание подруба в породе веерным отстрелом селективного кумулятивного перфоратора с отдельным кумулятивным зарядом в каждой изолированной секции с последовательным посекционным совмещением кумулятивных зарядов с плоскостью, перпендикулярной оси скважины, и поворотом каждого последующего заряда, нагружение берегов подруба импульсным давлением гидроразрыва. При этом в селективном перфораторе применяют кумулятивный заряд, формирующий в породе пласта расширяющийся канал, а при нагружении берегов подруба импульсным давлением образуют две трещины: коническую и радиально-кольцевую, распространяющиеся от наружной границы подруба вглубь породы с частичным закреплением трещин дробленой породой из зоны подруба. Угол наклона образующей конической трещины к оси скважины составляет (45+Δ)°, где Δ - приращение угла, пропорциональное интенсивности приложения импульсного давления. Обеспечивается повышение качества работ. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к прострелочно-взрывным работам в нефтяных и газовых скважинах. Согласно первому варианту, кумулятивный перфоратор, содержащий несущую конструкцию, в которой кумулятивные заряды расположены группами, состоящими из одной или нескольких пар зарядов. Заряды, образующие пару, расположены относительно друг друга под углом α, угол между парами зарядов β отличен от угла в парах α или равен ему, а угол между группами зарядов ϕ выполнен отличным от угла в парах α и угла между парами β или равен им. Согласно второму варианту, кумулятивный перфоратор, содержащий несущую конструкцию, в которой кумулятивные заряды, расположенные группами, состоящими из одной или нескольких пар зарядов и дополнительных одиночных зарядов. Заряды, образующие пару, расположены относительно друг друга под углом α, угол между парами зарядов β отличен от угла в парах α или равен ему, угол между парой зарядов и одиночным зарядом - γ, а угол между группами зарядов - ϕ, при этом одиночные заряды могут находиться в любой из групп. Обеспечивается высокий уровень совершенства вскрытия продуктивных пластов, оптимальный охват продуктивных пластов перфорационными каналами при вскрытии, наибольшее количество перфорационных каналов в радиальном направлении в поперечном сечении скважины, уменьшение размеров зон пласта, неохваченных перфорационными каналами, и снижение фугасного воздействия на скважину при срабатывании перфоратора. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для вскрытия продуктивных пластов в нефтяных и газовых скважинах при буровзрывных работах. Устройство для обработки призабойной зоны скважины содержит корпусный или бескорпусный перфоратор в обсадной колонне с кумулятивным и газогенерирующим зарядом из твердого топлива, совмещенного с кислотным реагентом. Облицовкой выемки кумулятивного заряда является фторопласт или иной фтор- и/или хлорсодержащий полимерный материал. Инициирование кумулятивного и газогенерирующего зарядов от соответствующего каждому заряду средства инициирования производят одновременно. В качестве твердого топлива, совмещенного с кислотным реагентом, используют смесь перхлората аммония и эпоксидного компаунда при следующем соотношении компонентов, мас. %: перхлорат аммония - 70-90, эпоксидный компаунд - 30-10. Обеспечивается повышение эффективности достижения проектного дебита скважины, особенно в условиях карбонатного коллектора, исключение засорения скважины и ее перфорационных каналов осколками герметичного корпуса кумулятивных зарядов, исключение разрушения и деформации обсадных труб за счет отсутствия воздействия металлической кумулятивной струи, повышение эффективности воздействия кислотного реагента. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх