межсекционный узел приема-передачи детонации корпусного кумулятивного перфоратора

Формула изобретения

Межсекционный узел приема-передачи детонации корпусного кумулятивного перфоратора, содержащий узлы крепления секций перфоратора, детонационную линию, выполненную в виде зарядов взрывчатого вещества передачи и приема детонации, разделенных металлической перемычкой мембраны, отличающийся тем, что мембрана выполнена в виде конической втулки, в нижней части которой - перевернутом цилиндрическом стакане - размещен заряд взрывчатого вещества приема детонации, прилегающий к первому отрезку детонирующего шнура нижележащей секции перфоратора, причем конические поверхности мембраны и межсекционного переходника сопряжены между собой, обеспечивая центрирование этих деталей, в верхней втулке закреплен заряд взрывчатого вещества передачи детонации, прилегающий ко второму отрезку детонирующего шнура вышележащей секции перфоратора, кроме того, верхняя втулка плотно прилегает к конической части цилиндрического стакана мембраны, а заряд взрывчатого вещества передачи детонации отстоит на заданном расстоянии от верхней поверхности перемычки мембраны, образуя гарантированный воздушный зазор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам передачи детонации кумулятивных перфораторов.

Известны корпусные перфораторы (см. http://perfo.slb.ru/perfo51.html), соединенные между собой промежуточными соединениями (переводниками), с использованием бустеров в специальных креплениях для передачи детонации, спускаемые на кабеле либо на насосно-компрессорных трубах (НКТ).

Известно устройство передачи детонации корпусного скважинного кумулятивного перфоратора (см. патент RU № 43034, МПК Е21В 43/117, публикация от 2004.12.27), содержащее переходник, втулку, размещенную во внутреннем отверстии переходника, бустер, детонационный шнур, конец которого присоединен к бустеру.

Недостатком устройства передачи детонации корпусного скважинного кумулятивного перфоратора является недостаточно высокая надежность передачи детонации из-за возможного изменения зазора между рядом расположенными металлическими облицовками, в частности из-за недостаточной фиксации положения втулки бустера в ней.

Известен кумулятивный перфоратор (см. патент US № 4850438, МПК Е21В 43/117, публикация от 1989.07.25), содержащий детонационную цепь, между модулями которого включены шашка-передатчик детонации, стабильная пробка-преграда, шашка-приемник, соединенная со второй шашкой-передатчиком отрезком детонирующего шнура, и вторая шашка-приемник, установленная в начале детонационной цепи следующего модуля.

Известен корпусной скважинный кумулятивный перфоратор (см. патент RU № 2215127, МПК Е21В 43/117, публикация от 2003.10.27), содержащий корпус в виде ряда секций-модулей, кумулятивные заряды, соединенные между собой детонационной цепью в виде детонационного шнура, переходники, соединяющие секции между собой и устройства передачи детонации от модуля к модулю, причем детонационная цепь между модулями включает последовательно шашку-передатчик детонации, стальную пробку-преграду, ввернутую в верхнюю часть центрального отверстия переходника, шашку-приемник, соединенную со второй шашкой-передатчиком отрезком термостойкого детонационного шнура и вторую шашку-приемник, установленную в начале детонационной цепи следующего модуля, причем шашки-приемники установлены с зазорами, обеспечивающими гарантированное срабатывание всего перфоратора в рабочих условиях и гарантированный отказ при разгерметизации системы, а именно: первая - не более 10 мм от поверхности стальной пробки-преграды, вторая - 12-25 мм от торца второй шашки-передатчика.

Первая шашка-передатчик детонации выполнена с кумулятивной выемкой, облицованной металлической фольгой, и установлена перед стальной пробкой-преградой с зазором, величина которого определена конфигурацией кумулятивной выемки с условием фокусирования кумулятивной струи на поверхность стальной пробки-преграды.

Обе шашки-приемники помещены в металлические колпачки, в которые предварительно запрессована навеска порошка термостойкого бризантного взрывчатого вещества.

Межмодульная детонационная цепь выполнена в виде законченных элементов, содержащих в себе стальную пробку-преграду, герметизирующую одну секцию перфоратора от другой, в которую ввернута сборка, состоящая из двух металлических втулок с шашкой-приемником и шашкой-передатчиком, собранных с трубками из композиционного материала и соединенных между собой отрезком термостойкого детонационного шнура встык с шашками, проходящего по центральному отверстию трубки, а каждый модуль перфоратора содержит в верхней части втулку с шашкой-приемником, а в нижней - втулку с шашкой-передатчиком с кумулятивной выемкой.

Все взрывчатые компоненты изготовлены из термостойких бризантных взрывчатых составов.

Недостатком известного устройства является недостаточно надежная работа, обусловленная конструкцией и выполнением узлов передачи детонации.

Задачей изобретения является получение высоконадежного устройства передачи детонации кумулятивного перфоратора.

Технический результат выражается в повышении надежности срабатывания устройства передачи детонации кумулятивного перфоратора.

Технический результат достигается тем, что в межсекционный узел приема-передачи детонации корпусного кумулятивного перфоратора, содержащий узлы крепления секций перфоратора, детонационную линию, выполненную в виде зарядов взрывчатого вещества передачи и приема детонации, разделенных металлической перемычкой мембраны, которая выполнена в виде конической втулки, в нижней части которой - перевернутом цилиндрическом стакане - размещен заряд взрывчатого вещества приема детонации, прилегающий к первому отрезку детонирующего шнура нижележащей секции перфоратора, причем конические поверхности мембраны и межсекционного переходника сопряжены между собой, обеспечивая центрирование этих деталей, в верхней втулке закреплен заряд взрывчатого вещества передачи детонации, прилегающий ко второму отрезку детонирующего шнура вышележащей секции перфоратора, кроме того, верхняя втулка плотно прилегает к конической части цилиндрического стакана мембраны, а заряд взрывчатого вещества передачи детонации отстоит на заданном расстоянии от верхней поверхности перемычки мембраны, образуя гарантированный воздушный зазор.

Сущность предлагаемого технического решения характеризуется совокупностью существенных признаков, общих с аналогом и вновь введенных, отличающихся от известных, за счет предложенной конструкции мембраны, позволяющей осуществлять центрирование заряда передающего детонационный импульс и предохранение от возгорания нижней секции при нештатном низкоскоростном горении верхней секции, а при заполнении скважинной жидкостью нижележащих секций (например, разрушение уплотнений), скважинная жидкость через мембрану заполняет вышележащие секции и исключает аварийное инициирование перфоратора в целом.

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Состав межсекционного узла приема-передачи детонации корпусного кумулятивного перфоратора:

1 - мембрана - коническая втулка;

2 - перемычка мембраны;

3 - цилиндрический стакан;

4 - таблетка заряда взрывчатого вещества приема детонации;

5 - таблетка заряда взрывчатого вещества передачи детонации;

6¹, 6 - первый и второй отрезки детонирующего шнура;

7 - межсекционный переходник;

8 - верхняя втулка;

9 - узлы крепления секций перфоратора.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Мембрана имеет следующие особенности:

- в нижней ее части размещена таблетка заряда взрывчатого вещества приема детонации 4;

- контакт наружной конической поверхности мембраны 1 с межсекционным переходником 7 обеспечивает центрирование этих деталей и обеспечивает предохранение от возгорания нижней секции при нештатном низкоскоростном горении верхней секции, также способствует заполнению скважинной жидкостью вышележащих секций при попадании ее в нижележащие секции (например, разрушение уплотнений), чем исключается аварийное инициирование перфоратора в целом;

- контакт внутренней конической поверхности мембраны 1 с верхней втулкой 8 обеспечивает центрирование этих деталей;

- конструкция мембраны 1 при сборке с верхней втулкой 8 и таблеткой заряда взрывчатого вещества передачи детонации 5 обеспечивает гарантированный воздушный зазор между таблеткой заряда и перемычкой 2 мембраны 1. Воздушный зазор необходим для формирования кумулятивной струи с заданными параметрами;

- перемычка 2 мембраны 1 обеспечивает герметизацию одной секции перфоратора от другой.

Межсекционный переходник 7 предназначен для соединения секций между собой.

Первый и второй отрезки детонирующего шнура 6 ¹, 6 служат для передачи детонации в секции.

Верхняя втулка 8 предназначена для размещения в ней таблетки заряда взрывчатого вещества передачи детонации 5 и центрирования ее при сборке.

Таблетки заряда взрывчатого вещества 5, 4 соответственно предназначены для передачи, приема детонации от секции к секции. Таблетка заряда взрывчатого вещества, передающего детонацию 5, выполнена с кумулятивной выемкой.

При штатном срабатывании перфоратора сборка межсекционного узла, за счет предложенной конструкции мембраны 1, обеспечивает:

- центрирование таблетки заряда взрывчатого вещества передачи детонации 5;

- центрирование деталей: втулки верхней 8 с мембраной 1, мембраны 1 с межсекционным переходником 7;

- наличие гарантированного воздушного зазора между таблеткой заряда взрывчатого вещества передачи детонации 5 и верхней поверхностью перемычки 2 мембраны 1.

В случае возникновения нештатного низкоскоростного горения в верхней секции данный межсекционный узел предохраняет от возгорания нижнюю секцию за счет того, что под действием давления верхняя втулка 8 давит на мембрану 1 по конической поверхности, а та в свою очередь сопряжена с межсекционным переходником 7 по конической поверхности и имеет перемычку 2, за счет чего обеспечивается плотный контакт деталей между собой и невозможность попадания продуктов горения из верхней секции в нижнюю.

В случае возникновения аварийной ситуации (задавливания перфоратора) вследствие, например, разрушения уплотнений и попадания скважинной жидкости в нижележащие секции межсекционный узел не препятствует заполнению скважинной жидкостью вышележащих секций, что исключает аварийное инициирование перфоратора в целом.

Техническо-экономическим эффектом изобретения является осуществление центрирования заряда передающего детонационный импульс и предохранение от возгорания нижней секции при нештатном низкоскоростном горении верхней секции, а при заполнении скважинной жидкостью нижележащих секций исключает аварийное инициирование перфоратора в целом.