RU2318990C1 - One-use shaped-charge perforator - Google Patents
One-use shaped-charge perforator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2318990C1 RU2318990C1 RU2006116340/03A RU2006116340A RU2318990C1 RU 2318990 C1 RU2318990 C1 RU 2318990C1 RU 2006116340/03 A RU2006116340/03 A RU 2006116340/03A RU 2006116340 A RU2006116340 A RU 2006116340A RU 2318990 C1 RU2318990 C1 RU 2318990C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coefficient
- cumulative
- housing
- perforator
- charges
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к прострелочно-взрывным работам в нефтяных и газовых скважинах.The invention relates to perforating and blasting in oil and gas wells.
Известно устройство для вскрытия и обработки призабойной зоны скважин / RU 2075593 С1, МПК6 Е21В 43/117, опубл. 1997.03.20 /. Устройство включает корпусный кумулятивный перфоратор с загерметизированными боковыми отверстиями, головкой, наконечником и воздушной камерой с атмосферным давлением, при этом боковые отверстия корпуса выполнены с возможностью их раскрытия от взрыва одного кумулятивного заряда.A device for opening and processing the bottom hole zone of wells / RU 2075593 C1, IPC 6 ЕВВ 43/117, publ. 1997.03.20 /. The device includes a housing shaped-charge perforator with sealed side openings, a head, a tip and an air chamber with atmospheric pressure, while the side openings of the housing are made with the possibility of opening them from the explosion of one cumulative charge.
Известное устройство использует перфоратор многократного применения, в котором отсутствует каркас для ориентации зарядов внутри корпуса, кумулятивные заряды располагают в корпусе напротив соответствующих сквозных отверстий, которые служат для установки зарядов, выхода кумулятивных струй зарядов и перетока скважинной жидкости вместе с загрязнениями в воздушную камеру. К недостаткам этого устройства следует отнести большое количество сквозных отверстий в корпусе, соответствующее количеству зарядов, предусмотренных конструктивно, что имеет негативную сторону, продукты взрыва, выходящие из перфоратора через боковые отверстия в большом объеме и с большой скоростью, в меньшей степени гасятся самим корпусом, следовательно, они способны повредить крепь скважины.The known device uses a reusable rotary hammer, in which there is no frame for orientation of charges inside the housing, cumulative charges are placed in the housing opposite the corresponding through holes, which serve to install charges, exit cumulative jets of charges and the flow of well fluid along with impurities into the air chamber. The disadvantages of this device include a large number of through holes in the housing, corresponding to the number of charges provided structurally, which has a negative side, the explosion products leaving the perforator through the side holes in a large volume and at high speed are lessened by the case itself, therefore , they can damage the lining of the well.
Известен корпус перфоратора / RU 2198286 С1, МПК7 Е21В 43/117, опубл. 2003.02.10/. Корпус содержит трубу со сквозными и глухими отверстиями под установку кумулятивных зарядов, головку и донную часть со сквозным отверстием, при этом на трубе выполнены дополнительные радиальные сквозные отверстия, не предназначенные для установки кумулятивных зарядов, часть которых выполнена напротив конических частей головки и донной части для перенаправления и ускорения отвода газов, образовавшихся от подрывов зарядов, и скважинной жидкости в сторону этих отверстий.Known perforator housing / RU 2198286 C1, IPC 7 EV 43/117, publ. 2003.02.10 /. The housing contains a pipe with through and blind holes for installing cumulative charges, a head and a bottom part with a through hole, and additional radial through holes are made on the pipe that are not intended for installing cumulative charges, some of which are opposite the conical parts of the head and the bottom for redirection and accelerate the removal of gases generated from explosions of charges, and well fluid in the direction of these holes.
Предложенное выполнение дополнительных радиальных сквозных отверстий напротив головки и донной части корпуса предназначено для повышения ресурса резьбовых соединений корпуса, но дополнительное увеличение количества отверстий в корпусе ведет к тому, что продукты взрыва, выходящие из перфоратора через сквозные отверстия, способны нанести ущерб скважине. Как известно, перфоратор многократного применения изначально имеет большое количество сквозных отверстий в корпусе, соответствующее количеству зарядов, предусмотренных конструктивно, которые служат для установки зарядов, выхода кумулятивных струй зарядов, корпус перфоратора в меньшей степени гасит воздействие продуктов взрыва на крепь скважины.The proposed implementation of additional radial through holes opposite the head and the bottom of the body is designed to increase the life of threaded connections of the body, but an additional increase in the number of holes in the body leads to the fact that the explosion products leaving the punch through the through holes can damage the well. As you know, a reusable rotary hammer initially has a large number of through holes in the casing, corresponding to the number of charges provided structurally, which serve to set charges, exit cumulative jets of charges, the puncher casing lessens the effect of explosion products on the well support.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка конструкции перфоратора однократного действия, сочетающей в себе высокую надежность и эффективность при проведении перфорации скважины с обеспечением высокой плотности перфорации без нанесения ущерба скважине.The problem to which the invention is directed is the development of a single-action perforator design that combines high reliability and efficiency when conducting perforation of a well with a high density of perforation without damaging the well.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении надежности и прочности перфоратора без нанесения ущерба скважине.When carrying out the invention, the task is solved by achieving a technical result, which consists in increasing the reliability and strength of the hammer without causing damage to the well.
Указанный технический результат достигается тем, что кумулятивный перфоратор однократного применения содержит герметичный корпус, внутри которого расположен каркас для ориентации кумулятивных зарядов и устройство инициирования зарядов. Корпус имеет один или более предохранительных каналов для снижения нагрузки на корпус от продуктов взрыва, причем количество предохранительных каналов определено исходя из количества и характеристик взрывчатого материала и характеристик корпуса перфоратора. Кроме того, при размещении устройства инициирования в верхней части корпуса наибольшее количество предохранительных каналов расположено в верхней части корпуса, а при размещении устройства инициирования в нижней части корпуса наибольшее количество предохранительных каналов расположено в нижней части корпуса. В зависимости от расположения кумулятивных зарядов предохранительный канал расположен или соосно с зарядом, или перпендикулярно ему.The specified technical result is achieved by the fact that the single-shot cumulative rotary hammer contains a sealed housing, inside of which there is a frame for orientating cumulative charges and a device for initiating charges. The housing has one or more safety channels to reduce the load on the body from explosion products, and the number of safety channels is determined based on the number and characteristics of explosive material and the characteristics of the perforator body. In addition, when placing the initiating device in the upper part of the housing, the largest number of safety channels is located in the upper part of the housing, and when placing the initiating device in the lower part of the housing, the largest number of safety channels is located in the lower part of the housing. Depending on the location of the cumulative charges, the safety channel is either aligned with the charge or perpendicular to it.
Из практики эксплуатации кумулятивных перфораторов однократного применения известно, что труба, из которой выполнен корпус перфоратора, не всегда изготавливается со стабильно высокими прочностными характеристиками, что приводит к разрушению корпуса при проведении прострелочно-взрывных работ в скважине, вызывая при этом аварийные ситуации. Поэтому наличие предохранительных каналов позволит повысить надежность перфоратора за счет снижения нагрузки на корпус от продуктов взрыва, способных разрушить корпус, с сохранением требуемой плотности перфорации. Количество предохранительных каналов минимально, значительно меньше количества зарядов, помещенных в перфоратор, и достаточно только для того, чтобы вывести из перфоратора то количество продуктов взрыва, которое может разрушить корпус. Большую часть нагрузки от продуктов взрыва гасит сам корпус перфоратора, а в скважину через предохранительные каналы выходят продукты взрыва в малом объеме и с невысокой скоростью, что исключает возможность повреждения крепи скважины.From the practice of operating cumulative single-shot punchers, it is known that the pipe from which the puncher body is made is not always made with stably high strength characteristics, which leads to the destruction of the casing during perforating and blasting operations in the well, causing emergency situations. Therefore, the presence of safety channels will improve the reliability of the perforator by reducing the load on the casing from explosion products that can destroy the casing, while maintaining the required perforation density. The number of safety channels is minimal, significantly less than the number of charges placed in the perforator, and only enough to remove from the perforator the number of explosion products that can destroy the body. Most of the burden from the explosion products is absorbed by the perforator body itself, and the explosion products exit into the well through the safety channels in a small volume and at a low speed, which eliminates the possibility of damage to the well support.
Количество предохранительных каналов на корпусе перфоратора однократного применения можно определить исходя из количества и характеристик взрывчатого материала (далее ВМ) и прочностных и размерных характеристик трубы, из которой изготовлен корпус перфоратора, например, по следующей формуле (1):The number of safety channels on the housing of a single-shot punch can be determined based on the number and characteristics of explosive material (hereinafter VM) and strength and dimensional characteristics of the pipe from which the punch body is made, for example, according to the following formula (1):
где K1 - коэффициент распределения взрывчатого материала;where K 1 - distribution coefficient of explosive material;
К2 - коэффициент совокупной прочности трубы.To 2 - the coefficient of the total strength of the pipe.
Коэффициент K1 определяется отношением (2):The coefficient K 1 is determined by the relation (2):
где Мвм - масса взрывчатого материала, г;where M VM - the mass of explosive material, g;
V - Внутренний объем трубы, м3;V is the internal volume of the pipe, m 3 ;
Q - Коэффициент энергетической эффективности кумулятивного заряда, снаряженного ВМ (для гексогена - 0,2; для октогена - 0,18).Q - Energy efficiency coefficient of the cumulative charge equipped with BM (for RDX - 0.2; for HMX - 0.18).
Коэффициент совокупной прочности трубы К2 определяется суммой коэффициентов соответствующих прочностных характеристик (3):The coefficient of the total strength of the pipe K 2 is determined by the sum of the coefficients of the corresponding strength characteristics (3):
где Кσв - коэффициент предела прочности материала;where Kσ in - coefficient of tensile strength of the material;
Кσт - коэффициент предела текучести материала;Kσ t - coefficient of yield strength of the material;
Кδ - коэффициент относительного удлинения;Kδ is the coefficient of elongation;
Кксu - коэффициент ударной вязкости;Kksu - coefficient of impact strength;
Ks - коэффициент толщины стенки трубы;Ks is the coefficient of pipe wall thickness;
Кз - коэффициент размера зерна материала.KZ - the coefficient of grain size of the material.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен перфоратор в разрезе, на фиг.2 - то же, с расположением устройства инициирования внизу, на фиг.3 - то же, с расположением инициирующего устройства вверху, на фиг.4-7 показано расположение предохранительного канала в зависимости от ориентации заряда, на фиг.8 представлена диаграмма для определения коэффициентов в зависимости от номинальных значений прочностных характеристик материала корпуса перфоратора.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 schematically shows a perforator in section, Fig. 2 shows the same with the location of the initiating device at the bottom, Fig. 3 shows the same with the location of the initiating device at the top, Figs. 4-7 show the location of the safety channel, depending on the orientation of the charge, Fig. 8 presents a diagram for determining the coefficients depending on the nominal values of the strength characteristics of the material of the drill case material.
Перфоратор содержит корпус 1, каркас 2 с посадочными местами для кумулятивных зарядов. Корпус 1 загерметизирован головкой 3 и наконечником 6. Каркас 2 выполнен в виде перфорированной трубы и коаксиально расположен внутри корпуса 1. Кумулятивные заряды последовательно соединены детонирующим шнуром 4 и устройством инициирования 5 (например, детонатор). В корпусе 1 выполнены предохранительные каналы 7, которые служат для сообщения внутренней полости перфоратора со скважиной, и предназначены для вывода излишних продуктов взрыва из перфоратора, способных разрушить его корпус. Предохранительные каналы 7 герметизируют перед спуском в скважину.The perforator contains a
Задавая требуемые параметры перфорации, определяют требуемое суммарное количество предохранительных каналов 7 (либо один, либо более). Можно также выбрать расположение предохранительных каналов 7 в зависимости от ориентации зарядов 8 и от размещения устройства инициирования 5 (в верхней части корпуса или в нижней).By setting the required perforation parameters, the required total number of safety channels 7 (either one or more) is determined. You can also choose the location of the
Так как максимальное воздействие нагрузки от продуктов взрыва на корпус возникает в той части, где расположено устройство инициирования 5, то наибольшее количество предохранительных каналов (или один) желательно располагать в этой части для обеспечения выхода пиковой нагрузки от продуктов взрыва в скважину. Таким образом, при размещении устройства инициирования 5 в верхней части корпуса 1 размещение предохранительных каналов 7 начинают с верхней части корпуса (фиг.3). При размещении устройства инициирования 5 в нижней части корпуса 1 размещение предохранительных каналов 7 начинают с нижней части корпуса (фиг.2).Since the maximum impact of the load from the explosion products on the body occurs in the part where the initiating
Известно, что кумулятивные заряды располагают в корпусе перфоратора с различными углами поворота между собой в радиальном направлении (например, образуя спираль). В зависимости от расположения кумулятивных зарядов 8 предохранительный канал 7 может быть расположен соосно с осью 9 заряда 8 (фиг.4, 5) или перпендикулярно ему (фиг.6, 7), что обусловлено распределением векторов направления продуктов взрыва.It is known that cumulative charges are located in the perforator body with different angles of rotation between themselves in the radial direction (for example, forming a spiral). Depending on the location of the
Собранный на поверхности скважины перфоратор спускают на каротажном кабеле или НКТ в заданный интервал скважины. При проведении инициации срабатывает детонирующий шнур 4 и кумулятивные заряды 8. После срабатывания зарядов 8 корпус 1 перфоратора гасит основную часть их фугасного воздействия, а излишние продукты взрыва (пиковые), способные разрушить корпус 1, выходят через предохранительный канал 7 в скважину. После отстрела перфоратор поднимают на поверхность.The perforator assembled on the surface of the well is lowered on a wireline or tubing to a predetermined interval of the well. During the initiation, detonating
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006116340/03A RU2318990C1 (en) | 2006-05-12 | 2006-05-12 | One-use shaped-charge perforator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006116340/03A RU2318990C1 (en) | 2006-05-12 | 2006-05-12 | One-use shaped-charge perforator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2318990C1 true RU2318990C1 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=39280959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006116340/03A RU2318990C1 (en) | 2006-05-12 | 2006-05-12 | One-use shaped-charge perforator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2318990C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2648406C1 (en) * | 2017-02-10 | 2018-03-26 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Device for local fracturing |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1593329A1 (en) * | 1988-06-15 | 1994-01-15 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Pressure compensator for blasting perforation operations in wells |
| SU1066254A1 (en) * | 1980-09-12 | 1994-01-15 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Apparatus for perforation of cemented casing string |
| RU2198286C1 (en) * | 2001-06-08 | 2003-02-10 | ОАО "Сибнефть-Ноябрьскнефтегазгеофизика" | Jet perforator carrier |
| RU2258801C2 (en) * | 1999-07-22 | 2005-08-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Method and component used with explosives |
-
2006
- 2006-05-12 RU RU2006116340/03A patent/RU2318990C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1066254A1 (en) * | 1980-09-12 | 1994-01-15 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Apparatus for perforation of cemented casing string |
| SU1593329A1 (en) * | 1988-06-15 | 1994-01-15 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Pressure compensator for blasting perforation operations in wells |
| RU2258801C2 (en) * | 1999-07-22 | 2005-08-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Method and component used with explosives |
| RU2198286C1 (en) * | 2001-06-08 | 2003-02-10 | ОАО "Сибнефть-Ноябрьскнефтегазгеофизика" | Jet perforator carrier |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ФРИДЛЯНДЕР Л.Я., Прострелочно-взрывная аппаратура и ее применение в скважинах, Москва, Недра, 1985, 28-32. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2648406C1 (en) * | 2017-02-10 | 2018-03-26 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Device for local fracturing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2310067C2 (en) | Method and devices to create transition pressure condition inside well bore | |
| RU2447268C2 (en) | Coupling adapter, perforating system and method of well perforation | |
| JP5095661B2 (en) | Blast treatment method and blast treatment apparatus | |
| US9523255B2 (en) | Explosive sever seal mechanism | |
| WO2010065554A2 (en) | Method for the enhancement of dynamic underbalanced systems and optimization of gun weight | |
| JP7535279B2 (en) | Sympathetic self-centering explosive device | |
| US20020083860A1 (en) | Blasting apparatus for forming horizontal underground cavities and blasting method using the same | |
| AU2012300262A1 (en) | Disappearing perforating gun system | |
| CN102016490A (en) | Devices and methods for perforating a wellbore | |
| US10597987B2 (en) | System and method for perforating a formation | |
| CN101457638A (en) | Device and method for reducing detonation gas pressure | |
| CN104220694A (en) | Multi-element hybrid perforating apparatus | |
| RU2075593C1 (en) | Device for exposing and treatment of bottom face zone of well | |
| US7228907B2 (en) | High energy gas fracturing charge device and method of use | |
| EA011184B1 (en) | Shaped charge assembly and method of damaging a target | |
| US9388673B2 (en) | Internally pressurized perforating gun | |
| RU2318990C1 (en) | One-use shaped-charge perforator | |
| CA2535239C (en) | Energy controlling device | |
| US5633475A (en) | Circulation shaped charge | |
| RU2255208C2 (en) | Perforator for oil well (variants) and method for concurrent perforation of apertures in casing string of oil well and in an area, surrounding oil well (variants) | |
| US20220162932A1 (en) | High energy fracking device for focused shock wave generation for oil and gas recovery applications | |
| US2986089A (en) | Debris-free perforating gun | |
| RU2007124037A (en) | METHOD AND DEVICE FOR PUNCHING | |
| CN105917069A (en) | Improved tool | |
| RU2307921C2 (en) | Device for reservoir exposing and for gas-dynamic, vibro-wave and hydrochloride reservoir treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160513 |