RU100552U1 - HYDROMECHANICAL SHOOTING HEAD FOR CUMULATIVE PERFORATOR - Google Patents

Abstract

1. Головка стреляющая для перфоратора кумулятивного, состоящая из переводника нижнего с установленными в нем детонатором и узлом бойка и соединенного с переводником корпуса с поперечными сквозными циркуляционными отверстиями, при этом узел бойка размещен внутри переводника, а боек установлен с возможностью контакта с ударным детонатором, отличающаяся тем, что ударный детонатор установлен в переводнике нижнем с противоположной узлу бойка стороны, узел бойка выполнен в виде корпуса бойка и размещенного на нем посредством срезаемых штифтов цилиндрического стакана, а боек размещен с возможностью перемещения в корпусе бойка. ! 2. Головка по п.1, отличающаяся тем, что в переводнике нижнем выполнена перемычка со сквозным отверстием, при этом узел бойка установлен в корпусе с одной стороны перемычки, а ударный детонатор - с другой. ! 3. Головка по п.1, отличающаяся тем, что на наружной стороне дна цилиндрического стакана выполнен выступ с лункой. ! 4. Головка по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе над узлом бойка выполнена коническая проточка с уклоном в направлении такого узла. 1. The firing head for a cumulative punch, consisting of a lower sub with a detonator and a striker assembly installed in it and connected to a transformer housing with transverse through-hole, the striker assembly is located inside the sub, and the striker is installed with the possibility of contact with an impact detonator, characterized the fact that the shock detonator is installed in the sub of the side opposite to the striker assembly, the striker assembly is made in the form of the striker body and the pins placed on it s cylindrical sleeve, and the striker is arranged to move in the striker housing. ! 2. The head according to claim 1, characterized in that in the lower sub there is a jumper with a through hole, while the striker assembly is installed in the housing on one side of the jumper, and the shock detonator on the other. ! 3. The head according to claim 1, characterized in that on the outer side of the bottom of the cylindrical glass is made a protrusion with a hole. ! 4. The head according to claim 1, characterized in that a conical groove is made in the housing above the striker assembly with a slope in the direction of such a assembly.

Description

Полезная модель относится к средствам обеспечения прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах.The utility model relates to means of providing perforating blasting in oil and gas wells.

Головки стреляющие служат для активации кумулятивных корпусных перфораторов, спускаемых на насосно-компрессорных трубах (НКТ). К числу известных головок можно отнести гидравлическую головку стреляющую модели №401 фирмы Innicor. Принцип действия известной головки позволяет перфорационным системам детонировать посредством прокачивания металического шар в неопренновой оболочке с поверхности. Перед перфорацией стальной шар опускается вниз в специальное углубление в поршне, давление прикладывается с поверхности по столбу жидкости в НКТ над головкой стреляющей, воздействуя на поршень и прикрепленную сборку, которая надежно закреплена определенным количеством срезных штифтов. Срезные штифты специально разработанны и сделаны таким образом, что они специально дробяться при определенно заданном давлении: количество срезных штифтов определяется по давлению, при котором срабатывает головка. Дробление штифтов позволяет прикладываемому давлению воздействовать за запальный штырь присоединенный к поршню, что приводит к срабатыванию инициирующего устройства, взрывная энергия которого через детонатор передается перфоратору.Shooting heads are used to activate the cumulative casing punch, launched on tubing. Among the known heads include a hydraulic head firing model No. 401 of Innicor. The principle of operation of the known head allows perforation systems to detonate by pumping a metal ball in a neoprene shell from the surface. Before perforation, the steel ball falls down into a special depression in the piston, pressure is applied from the surface along the liquid column in the tubing above the firing head, acting on the piston and the attached assembly, which is securely fixed by a certain number of shear pins. The shear pins are specially designed and made in such a way that they are specially crushed at a predetermined pressure: the number of shear pins is determined by the pressure at which the head is triggered. The crushing of the pins allows the applied pressure to act on the ignition pin connected to the piston, which triggers the initiating device, the explosive energy of which is transmitted through the detonator to the perforator.

Известная головка сочетаемая со многими существующими перфорационными системами достаточна надежна в эксплуатации, обеспечивая активацию перфорационных систем в скважинах в вертикальных, наклонно-направленных.The well-known head combined with many existing perforation systems is sufficiently reliable in operation, providing activation of perforation systems in wells in vertical, directional.

Недостатком известных конструкций гидромеханических стреляющих головок является их разделение по принципу инициирования - от динамического действия штанги, либо с помощью прокачивания шара, что существенно снижает их универсальность. Кроме того, известные конструкции характеризуются установкой ударного детонатора со стороны запального штыря, что, в свою очередь, обуславливает необходимость установки ударного детонатора во время сборки головки, а его извлечение, при необходимости, только после предварительного извлечения запального штыря. Подобная особенность оказывает существенное влияние на безопасность всего процесса как сборки головки в частности, так и снаряжения перфоратора в целом, в особенности, в полевых условиях.A disadvantage of the known designs of hydromechanical shooting heads is their separation according to the principle of initiation - from the dynamic action of the rod, or by pumping the ball, which significantly reduces their versatility. In addition, the known designs are characterized by the installation of an impact detonator from the ignition pin, which, in turn, necessitates the installation of an impact detonator during head assembly, and its removal, if necessary, only after preliminary removal of the ignition pin. This feature has a significant impact on the safety of the whole process of both the assembly of the head in particular, and the equipment of the perforator as a whole, especially in the field.

Предлагаемая конструкция направлена на устранения перечисленных недостатков известной головки, при этом технический результат, который может быть получен при ее реализации, заключается в повышении универсальности конструкции за счет обеспечения возможности работы в вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважинах, вызванного универсальностью процесса инициирования головки, а также в повышении безопасности как процесса снаряжения головки и перфоратора в частности, так и прострелочно-взрывных работ в целом.The proposed design is aimed at eliminating the listed disadvantages of the known head, while the technical result that can be obtained by its implementation is to increase the universality of the structure by providing the ability to work in vertical, directional and horizontal wells, caused by the universality of the process of initiating the head, and also in improving the safety of the process of equipping the head and puncher in particular, and perforating-blasting in general.

Для достижения поставленного результата предлагается в известной головке стреляющей (ГС) для перфоратора кумулятивного, содержащей переводник нижний с установленными в нем детонатором и узлом бойка и соединенного с корпусом с поперечными сквозными отверстиями (циркуляционными отверстия), где узел бойка размещен внутри переводника, а боек установлен с возможностью контакта с ударным детонатором, ударный детонатор устанавливается в переводнике нижнем с противоположной узлу бойка стороны, узел бойка выполнен в виде корпуса бойка и размещенного на нем цилиндрического стакана фиксируемый посредством срезных штифтов, а боек размещен с возможностью перемещения в корпусе бойка. Боек в корпусе бойка удерживается шестью шариками, которые в свою очередь не могут высвободиться из-за стакана. Штифты удерживаются от выпадения уплотнительным кольцом.To achieve the set result, it is proposed in the known firing head (HS) for a cumulative perforator containing a lower sub with a detonator and a striker assembly installed in it and connected to the housing with transverse through holes (circulation holes), where the striker assembly is located inside the sub and the striker is installed with the possibility of contact with the shock detonator, the shock detonator is installed in the lower sub from the opposite side of the striker assembly, the striker assembly is made in the form of a striker body and dimensions schennogo thereon cylindrical cup held by the shear pins, and the striker is arranged to move in the striker housing. The striker in the striker body is held by six balls, which in turn cannot be released due to the glass. The pins are kept from falling out by the sealing ring.

Варианты исполнения головки предполагают выполнение в переводнике нижнем перемычки со сквозным отверстием, при этом узел бойка установлен в корпусе с одной стороны перемычки, а ударный детонатор - с другой; выполнение на наружной стороне дна цилиндрического стакана выступа с лункой; выполнение в корпусе над узлом бойка конической проточки с уклоном в направлении такого узла.Options for the execution of the head involve the implementation in the sub of the lower jumper with a through hole, while the striker assembly is installed in the housing on one side of the jumper, and the shock detonator on the other; execution on the outer side of the bottom of the cylindrical glass protrusion with the hole; the execution in the case above the node striker conical grooves with a slope in the direction of such a node.

Полезная модель иллюстрируется изображением общего вида.The utility model is illustrated by a general view image.

Заявленная ГС гидромеханическая для перфоратора кумулятивного состоит из механической и взрывной частей. Механическая часть включает корпус 1 с поперечными сквозными отверстиями (циркуляционными отверстия), навинченный на переводник нижний 2. В переводник нижний ввинчен узел бойка, состоящий из корпуса бойка 3, бойка 4 и установленного на корпусе бойка стакана 5 со сквозными отверстиями, зафиксированного посредством штифтов 6. Штифты от выпадения зафиксированы посредством уплотнительного кольца, а боек зафиксирован от передвижения вниз (к ударному детонатору) посредством шариков 7. Взрывная часть ГС состоит из втулки 8 с ударным детонатором 9, вкрученной в переводник нижний до упора в уплотнительные кольца на перемычке 10 со стороны, противоположной узлу бойка. Важность именно такого расположения детонатора будет разъяснена ниже. В корпусе над узлом бойка выполнена конусная проточка 11 с уклоном в направлении узла бойка.Declared GS hydromechanical for a cumulative rock drill consists of mechanical and explosive parts. The mechanical part includes a housing 1 with transverse through holes (circulation openings) screwed onto the bottom 2 sub. The striker assembly is screwed into the lower sub, consisting of the striker body 3, the striker 4 and the glass 5 mounted on the striker body with through holes fixed via pins 6 The pins from falling out are fixed by means of a sealing ring, and the firing pin is fixed from moving down (to the shock detonator) by means of balls 7. The explosive part of the main assembly consists of a sleeve 8 with an shock detonator 9, twisted in the lower sub fully into the sealing ring on the web 10 on the opposite side of the striker assembly. The importance of just such a detonator arrangement will be explained below. A conical groove 11 is made in the housing above the striker assembly with a slope in the direction of the striker assembly.

Общий принцип работы заявленной головки состоит в присоединении к переводнику нижнему ГС собственно перфоратора, например, посредством переходника, а к корпусу ГС колонны НКТ. Внутренняя полость корпуса сообщается с полостью колонны НКТ, а для сообщения полости колонны НКТ с затрубным пространством в стенках корпуса выполнены упомянутые поперечные сквозные отверстия (циркуляционные отверстия). После установки перфоратора в требуемом интервале перфорации внутрь колонны НКТ, например, вбрасывают штангу (не показана) или прокачивают шар 12 (в состав головки не входит), от усилия которых на стакан 5 срезаются штифты 6, стакан двигается вниз, освобождая шарики 7, выводя, тем самым, из зацепления боек 4. Гидростатическое давление затрубного пространства через сквозные отверстия в корпусе и в стакане воздействует на боек, который, двигаясь вниз, ударяет детонатор 9.The general principle of operation of the declared head consists in attaching the perforator proper to the lower hydraulic sub, for example, by means of an adapter, and the tubing string string to the main body. The internal cavity of the housing communicates with the cavity of the tubing string, and for the communication of the cavity of the tubing string with the annulus in the walls of the housing, the said transverse through holes (circulation holes) are made. After installing the perforator in the required perforation interval inside the tubing string, for example, a rod is thrown (not shown) or a ball 12 is pumped (not included in the head), the pins 6 are cut off onto the glass 5, the glass moves downward, releasing the balls 7, removing , thereby, from the engagement of the firing pin 4. The hydrostatic pressure of the annulus through the through holes in the housing and in the glass acts on the firing pin, which, moving down, hits the detonator 9.

Возможность достижения поставленного результата в части повышения безопасности взрывных работ обусловлена указанной выше установки детонатора со стороны, противоположной узлу бойка. Конструктивно это реализовано простым переносом расположения посадочного места втулки детонатора на противоположную перемычке 10 сторону, однако преимущества такого переноса очевидны, позволяя реализовать возможность установки ударного детонатора непосредственно перед навинчиванием перфоратора и спуском всей конструкции в целом, не требуя для целей установки предварительного извлечения узла бойка. Кроме того, срабатывание бойка происходит от силового воздействия на стакан, достаточного для среза штифтов (не менее 20 МПа) и наличия внешнего давления не менее 1 МПа, при этом усилие среза можно регулировать за счет изменения материала штифтовThe possibility of achieving the set result in terms of increasing the safety of blasting is due to the above installation of the detonator from the side opposite to the striker assembly. Structurally, this is realized by simply transferring the location of the detonator sleeve seating to the opposite side of the jumper 10, however, the advantages of this transfer are obvious, making it possible to realize the possibility of installing an impact detonator immediately before screwing the punch and lowering the entire structure as a whole, without requiring preliminary removal of the striker assembly for installation purposes. In addition, the actuation of the striker comes from a force action on the glass sufficient to cut the pins (at least 20 MPa) and the presence of an external pressure of at least 1 MPa, while the shear force can be adjusted by changing the material of the pins

Возможность повышения универсальности заявленной конструкции обусловлена применение для инициации головки стреляющей как штанги, так и шара в известных головках стреляющих существует разделение по принципу инициирования - от динамического действия штанги, либо от гидростатического при помощью прокачивания шара. Не меняя конструкции головки стреляющей можно регулировать усилие среза штифтов, за счет изменения материала. К числу дополнительных конструктивных достоинств заявленной конструкции следует также отнести то, что все ее составные части (за исключением расходных материалов: колец уплотнительных, штифтов и пр.) имеют возможность многократного применения.The possibility of increasing the versatility of the claimed design is due to the use of both a shooting rod and a ball head for initiation in known shooting heads. There is a separation according to the initiation principle - from the dynamic action of the rod, or from hydrostatic by pumping the ball. Without changing the design of the firing head, you can adjust the shear force of the pins, due to changes in the material. Among the additional structural advantages of the claimed design should also include the fact that all its components (with the exception of consumables: sealing rings, pins, etc.) have the possibility of multiple applications.

Claims (4)

1. Головка стреляющая для перфоратора кумулятивного, состоящая из переводника нижнего с установленными в нем детонатором и узлом бойка и соединенного с переводником корпуса с поперечными сквозными циркуляционными отверстиями, при этом узел бойка размещен внутри переводника, а боек установлен с возможностью контакта с ударным детонатором, отличающаяся тем, что ударный детонатор установлен в переводнике нижнем с противоположной узлу бойка стороны, узел бойка выполнен в виде корпуса бойка и размещенного на нем посредством срезаемых штифтов цилиндрического стакана, а боек размещен с возможностью перемещения в корпусе бойка.1. The firing head for a cumulative punch, consisting of a lower sub with a detonator and a striker assembly installed in it and connected to a transformer housing with transverse through-hole, the striker assembly is located inside the sub, and the striker is installed with the possibility of contact with an impact detonator, characterized the fact that the shock detonator is installed in the sub of the side opposite to the striker assembly, the striker assembly is made in the form of the striker body and the pins placed on it s cylindrical sleeve, and the striker is arranged to move in the striker housing. 2. Головка по п.1, отличающаяся тем, что в переводнике нижнем выполнена перемычка со сквозным отверстием, при этом узел бойка установлен в корпусе с одной стороны перемычки, а ударный детонатор - с другой.2. The head according to claim 1, characterized in that in the lower sub there is a jumper with a through hole, while the striker assembly is installed in the housing on one side of the jumper, and the shock detonator on the other. 3. Головка по п.1, отличающаяся тем, что на наружной стороне дна цилиндрического стакана выполнен выступ с лункой.3. The head according to claim 1, characterized in that on the outer side of the bottom of the cylindrical glass is made a protrusion with a hole. 4. Головка по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе над узлом бойка выполнена коническая проточка с уклоном в направлении такого узла.

4. The head according to claim 1, characterized in that a conical groove is made in the housing above the striker assembly with a slope in the direction of such a assembly.