Устройство для последовательного инициирования секций перфорационной системы

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли. Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы содержит корпус, электродетонатор, детонирующий шнур, электрический провод, устройство передачи детонации, электрический контакт, электронный модуль управления, управляемый электрический переключатель, а электрический контакт выполнен неподвижным, имеет центральное сквозное отверстие с установленным датчиком давления, который соединен с электронным модулем управления переключателем. Обеспечивается повышение надежности устройства. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Устройство для последовательного инициирования секций перфорационной системы относится к нефтегазовой отрасли, а именно к конструктивной части перфорационных систем, спускаемых в нефтяные или газовые скважины, в частности, на геофизическом кабеле непосредственно, а на насосно-компрессорных трубах с использованием интеллектуальной головки инициирования, и инициируемым электродетонаторами, и может быть применено для перфорации нескольких разнесенных интервалов за одну спускоподъемную операцию для любых электрических средств инициирования, в том числе, срабатывающих от импульса переменного тока.

Известно устройство по патенту RU 2646927 С1 от 25.05.2017, опубликовано 12.03.2018 для последовательного инициирования перфорационной системы, содержащее корпус устройства, электродетонатор, шнур детонирующий, электрический провод, устройство передачи детонации, поршень, причем поршень расположен в корпусе, выполненном в виде цилиндра со ступенчатым сквозным отверстием; поршень имеет уплотнительную и инициирующую части и зафиксирован в корпусе от перемещения фиксирующей шайбой; поршень изолирован от корпуса втулкой-изолятором и изолирующей шайбой; в механическую цепочку переключения контактов дополнительно включен электронный блок переключения контактов, выполненный в виде электронного ключа, срабатывающего от изменения состояния датчика.

Известно также «Устройство последовательного инициирования перфорационной системы» по патенту RU 2561828 С2 от 21.11.2013, опубликовано: 10.09.2015, содержащее корпус, электрический провод, поршень, картридж, внутри которого размещены шнур детонирующий, устройство передачи детонации, электродетонатор, контакт верхний, оно снабжено подвижным электрическим контактом, расположенным на первой торцевой части поршня, обращенной к контакту верхнему, верхняя часть поршня выполнена конической формы, на второй торцевой части поршня выполнено глухое отверстие с диаметром, равным диаметру верхнего конца электрического контакта нижней секции перфоратора.

Основным недостатком данного изобретения, принятого за прототип, является наличие поршня со скользящим подвижным контактом, через который обеспечивается передача инициирующего импульса к последнему детонатору и после его срабатывания к следующему детонатору в системе. Таким образом, в решениях, принятых за аналог и прототип поршень, используется для преобразования энергии ударной волны в механическое перемещение для обеспечения контакта между линией и следующим детонатором в системе. В патенте 2561828 поршень непосредственно реализует контакт линии с сигнальным выводом детонатора и играет роль гидромеханического реле. В патенте 2646927 поршень выполняет роль преобразователя энергии ударной волны в перемещение и изменение своего положения, которое бесконтактно определяется датчиком положения и далее по сигналу от этого датчика электронная схема замыкает линию на сигнальный контакт детонатора.

В обоих случаях используется подвижный элемент, через который обеспечивается транзит линии между последовательно включенными секциями перфорационной системы. Необходимость использования этого подвижного контакта приводит к снижению надежности устройства и его удорожанию.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является реализация функции последовательного инициирования секций перфорационной системы без использования подвижных механических узлов и, таким образом, повышение надежности устройства, обеспечивающего последовательное инициирование.

Технический результат достигается тем, что устройство для последовательного инициирования перфорационной системы, содержащее корпус, электродетонатор, шнур детонирующий, электрический провод, устройство передачи детонации, электрический контакт, электронный модуль управления, управляемый электрический переключатель, а электрический контакт выполнен неподвижным, имеет центральное сквозное отверстие с установленным датчиком давления, который соединен с электронным модулем управления переключателем; в качестве датчика давления используют пьезокерамический преобразователь; в качестве датчика давления используют тензометрический преобразователь; причем электронный модуль управления содержит датчик температуры, а устройство снабжено датчиком контроля сигнала инициирования на линии.

Задача решена за счет использования устройства, преобразующего физические величины, изменяющиеся при срабатывании зарядов предыдущей секции перфосистемы в электрические сигналы. К таким величинам можно отнести, например, давление, температуру, проводимость и влажность газа в пространстве перфорационной системы, возрастающей при потере герметичности корпуса перфоратора и заполнении скважинной жидкостью объема корпуса. Следовательно, устройства измеряющие эти величины и установленные в какой-либо секции перфорационной системы способны определить факт срабатывания предыдущей смежной секции.

В данном техническом решении используется последовательно включенные датчик давления, электронный модуль управления, управляемый ключ, замыкающий сигнальный контакт детонатора на линию и одновременно размыкающий линию от контакта предыдущего детонатора нижней секции, в которой произошла детонация перфорационных зарядов. Транзит линии обеспечивается через изолированный от корпуса неподвижный контакт. Электронный модуль измерения и управления может содержать физически или программно реализованные компоненты: усилитель, устройство сравнения (электронный компаратор), таймер, управляемый электрический переключатель.

Неподвижный контакт выполнен в виде конической или ступенчатой детали из проводящего электричество материала с центральным каналом, в которую с узкой стороны устанавливается датчик давления. Датчик давления служит для определения момента действия давления ударной волны, возникающей при детонации предыдущей секции.

В силу того, что давление продуктов детонации действует только в секции, в которой произошла детонация перфорационных зарядов, и давление продуктов детонации передается через осевое отверстие в полом неподвижном контакте на датчик давления, расположенный в следующей секции и не действует на такие же датчики давления, установленные в других секциях, реализуется возможность подключения к линии детонатора, установленного именно в смежной секции, следующей за секцией, в которой произошла детонация. Таким образом, реализуется последовательное инициирование секций перфорационной системы строго снизу вверх при появлении импульсов инициирования на линии. Электронным модулем, входящим в состав устройства выполняется масштабирование сигнала давления и сравнение его значения с предустановленным уровнем, соответствующим уровню регистрируемому датчиком при воздействии продуктов взрыва компаратором, выполненным физически или программно. При превышении измеренного давления предустановленного уровня формируется сигнал на запуск таймера, настроенного на время, с запасом превышающего время импульса взрывного прибора.

Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы в продольном разрезе изображено на фиг. 1. На фиг. 2 изображена структурная схема устройства последовательного инициирования.

На фиг. 1 изображены: корпус устройства 1, электронный модуль управления 2, датчик давления 3, втулка изолирующая коническая 4, изолирующая шайба большая 5, гайка 6, изолирующий вкладыш 7, электродетонатор 8, контакт 9, изолирующая шайба малая 10, клемма контактная 11, упорная втулка 12, детонирующий шнур 13, линия инициирования 14, провод электрический 15 электродетонатора, трансформатор 16 электродетонатора 8, устройство передачи детонации 21.

На фиг. 2 изображены: датчик давления 3, электродетонатор 8, детонирующий шнур 13, линия инициирования 14, устройство сравнения 17, таймер 18, электрический управляемый ключ 19, секции перфорационной системы 20.

Устройство работает следующим образом. В начальный момент времени линия инициирования 14 проходящая вдоль всей перфорационной системы входит из предыдущей секции через контактную клемму 11 в устройство последовательного инициирования, подключается к электронному модулю управления 2 и через замкнутую часть управляемого электрического ключа 19 проходит далее на неподвижный контакт 9 и далее переходит к следующей секции перфорационной системы, которая еще не сработала или является последней в системе. В этой секции электродетонатор оказывается подключен непосредственно к линии. Таким образом, при появлении импульса инициирования детонируют заряды, расположенные именно в это последней секции. В процессе детонации выделяющиеся продукты взрыва непосредственно через отверстие в изолированном неподвижном контакте 9 воздействуют на датчик давления 3, установленный на этом контакте. Импульс давления, преобразованный в электрический сигнал действует на вход электронного модуля управления 2, в котором поступает на устройство сравнения с пороговым значением, соответствующим минимальному уровню давления продуктов взрыва. При срабатывании зарядов в последней секции появляется сигнал на выходе устройства сравнения и запускает таймер 18, настроенный на время, превышающее действие импульса инициирования на линии. По прошествии этого времени таймер формирует сигнал на переключение электрического управляемого ключа, таким образом, что линия отключается от предыдущей секции электродетонатора и подключается к электродетонатору следующей секции.

1. Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы, содержащее корпус, электродетонатор, детонирующий шнур, электрический провод, устройство передачи детонации, электрический контакт, отличающееся тем, что устройство содержит электронный модуль управления, управляемый электрический переключатель, а электрический контакт выполнен неподвижным, имеет центральное сквозное отверстие с установленным датчиком давления, который соединен с электронным модулем управления переключателем.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве датчика давления используют пьезокерамический преобразователь.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве датчика давления используют тензометрический преобразователь.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электронный модуль управления содержит датчик температуры.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство снабжено датчиком контроля сигнала инициирования на линии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам инициирования зарядов промышленных взрывчатых веществ (ВВ) и предназначено для инициирования зарядов промышленных ВВ с использованием устройств неэлектрических систем инициирования, электродетонаторов различных типов в сухих и обводненных условиях, при заряжании горизонтальных, восстающих скважин или шпуров на открытых и подземных горных работах.

Изобретение относится к инициированию взрывчатых веществ при открытых и подземных разработках, гражданском строительстве и/или сейсмической разведке на суше или в океане.

Промежуточный детонатор из эмульсионного взрывчатого состава (ВС) относится к горной промышленности в части изготовления промежуточных детонаторов (ПД) и предназначен для инициирования скважинных зарядов гранулированных и эмульсионных промышленных взрывчатых веществ (ВВ) в сухих и обводненных условиях на открытых и подземных горных работах.

Изобретение относится к области безопасных средств взрывания, а именно к детонаторам с программируемой временной задержкой, и может быть использовано в качестве средства инициирования при проведении взрывных работ.

Устройство для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах относится к прострелочно-взрывной аппаратуре, и может быть использовано для инициирования взрывной цепи корпусных кумулятивных перфораторов, спускаемых в нефтяные и газовые скважины на насосно-компрессорных трубах.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в технических средствах инициирования, в частности в бортовой аппаратуре, для обеспечения безопасности функционирования систем автоматики в условиях воздействия электромагнитного излучения различной природы.

Изобретение относится к области взрывных работ. Инициирующее устройство содержит гильзу с замедляющим зарядом, выполненным из трех частей, при этом одна из крайних частей выполнена в виде колпачка, снаряженного бризантным взрывчатым составом, скорость горения которого превышает скорость горения состава промежуточной части, выполненной с участками разного сечения, с размещением участка большего сечения со стороны колпачка.

Изобретение относится к устройствам коммутации с разветвлением и инициированием ударно-волновых трубок (УВТ). Разветвитель детонации состоит из корпуса с n-м количеством УВТ и фиксирующим элементом для УВТ.

Изобретение относится к средствам инициирования зарядов промышленных взрывчатых веществ. Промежуточный детонатор содержит цилиндрический корпус, выполненный за одно с гнездом под капсюль-детонатор, имеющим на внутренней поверхности не менее одного продольного выступа для фиксации капсюля-детонатора, на одной торцевой стороне и крышку, расположенную с возможностью фиксации, на противоположной от гнезда под капсюль-детонатор открытой стороне, причем заряд взрывчатого вещества выполнен из сыпучего взрывчатого вещества и прессуется до плотности на 20-35% выше насыпной.

Изобретение относится к детонирующим устройствам. Герметичный ударный детонатор для пристрелочно-взрывной аппаратуры содержит боек, цилиндрический корпус, сквозной осевой канал, заполненный основным зарядом бризантного взрывчатого вещества низкой плотности.

Промежуточный детонатор из эмульсионного взрывчатого состава (ВС) относится к горной промышленности в части изготовления промежуточных детонаторов (ПД) и предназначен для инициирования скважинных зарядов гранулированных и эмульсионных промышленных взрывчатых веществ (ВВ) в сухих и обводненных условиях на открытых и подземных горных работах.

Изобретение относится к области защиты конфиденциальной информации от несанкционированного доступа, а именно к устройствам уничтожения электронных носителей информации.

Изобретение относится к области безопасных средств взрывания, а именно к детонаторам с программируемой временной задержкой, и может быть использовано в качестве средства инициирования при проведении взрывных работ.

Капсюль-детонатор инициирования взрывчатого вещества относится к средствам инициирования и предназначен для инициирования зарядов промышленных взрывчатых веществ в сухих и обводненных условиях, в агрессивных средах, при воздействии высоких эксплуатационных температур и гидростатического давления на подземных, открытых горных работах и в строительстве.

Устройство для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах относится к прострелочно-взрывной аппаратуре, и может быть использовано для инициирования взрывной цепи корпусных кумулятивных перфораторов, спускаемых в нефтяные и газовые скважины на насосно-компрессорных трубах.

Изобретение относится к области вооружения. Капсюль-детонатор представляет собой цилиндрическую гильзу, запаянную с одного конца и открытую с другого.

Группа изобретений относится к области перфорации скважин. Устройство для установки детонатора для установки беспроводного детонатора в узел перфоратора содержит цилиндрический корпус, содержащий открытый торец и закрытый торец и центральный канал ствола, выполненный с возможностью установки детонатора, при этом центральный канал ствола расположен продольно, по меньшей мере, в пределах некоторой длины цилиндрического корпуса, и центральный канал ствола включает расширенную часть канала ствола, примыкающую к открытому торцу цилиндрического корпуса, множество фиксаторов, расположенных в направлении открытого торца цилиндрического корпуса и по меньшей мере частично вмещающих расширенную часть канала ствола центрального канала ствола, причем каждый из множества фиксаторов выполнен с возможностью крепления головки детонатора в составе детонатора при помещении детонатора в расширенную часть канала ствола центрального канала ствола, и множество ножек, проходящих от цилиндрического корпуса в направлении закрытого торца цилиндрического корпуса, при этом каждая из множества ножек выполнена с возможностью установки цилиндрического корпуса в узел перфоратора.

Изобретение относится к области электрических средств воспламенения, а именно к средствам инициирования взрывчатых веществ (ВВ), пиротехнических составов (ПТС), порохов, и может быть использовано в устройствах взрывной автоматики.

Группа изобретений относится к скважинному перфоратору и детонаторному блоку для скважинных инструментов в беспроводном исполнении. Технический результат – повышение надежности и безопасности работы группы устройств.

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к детонирующим устройствам для взрывных головок кумулятивных перфораторов, спускаемых в нефтяные и газовые скважины на насосно-компрессорных трубах.

Устройство для возбуждения детонации в скважинных кумулятивных перфораторах относится к прострелочно-взрывной аппаратуре, и может быть использовано для инициирования взрывной цепи корпусных кумулятивных перфораторов, спускаемых в нефтяные и газовые скважины на насосно-компрессорных трубах.

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли. Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы содержит корпус, электродетонатор, детонирующий шнур, электрический провод, устройство передачи детонации, электрический контакт, электронный модуль управления, управляемый электрический переключатель, а электрический контакт выполнен неподвижным, имеет центральное сквозное отверстие с установленным датчиком давления, который соединен с электронным модулем управления переключателем. Обеспечивается повышение надежности устройства. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх