Свердловинна кумулятивна торпеда

Реферат: UA 69708 U UA 69708 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до нафтогазодобувної промисловості, зокрема до геологорозвідувальних робіт та промислової геофізики, і може бути використана при бурінні пошукових та промислових нафтогазових свердловин, зокрема для руйнування аварійного металу (бурових доліт, шарошок), інших предметів у свердловині, які перешкоджають спорудженню свердловини. Відома вісесиметрична кумулятивна торпеда типу ТКО (ТКО-70, ТКО-120), що включає корпус, перехідник, вибухову речовину (ВР) з облицьованою конічною кумулятивною виїмкою, засоби ініціювання [1]. Недоліками вісесиметричної кумулятивної торпеди [1] є низька ефективність (невисока руйнівна здатність), високий фугасний вплив не лише на об'єкт руйнування, а й на стінки свердловини, що може призвести до їхнього руйнування, необхідність збільшення поперечного габариту (маси ВР) для підвищення ефективності, а відтак і неможливість реалізації малогабаритних конструкцій торпеди. Відома кумулятивна торпеда, яка включає корпус із кумулятивним зарядом (КЗ), шашку ВР з центральною виїмкою або отвором, розташовану під кумулятивним зарядом [2]. Недоліками кумулятивної торпеди [2] є недостатня ефективність, зумовлена необхідністю попереднього проходження кумулятивним струменем (КС), який формується КЗ, шашки ВР, тим самим послаблюючи його руйнуючу дію, неможливість реалізації ефективних конструкцій кумулятивної торпеди у малогабаритному виконанні. Найбільш близькою до запропонованої корисної моделі за технічною суттю та результатом є свердловинна вісесиметрична кумулятивна торпеда, яка включає корпус із розміщеним в ньому вісесиметричним КЗ, КО якого має форму сферичного сегмента [3]. Недоліком найближчого аналога [3] є низька ефективність з огляду на використання сферичного КО, яке не здатне забезпечити формування КС високої пробивної здатності, а відтак забезпечити руйнування масивних предметів у свердловині. Ще одним суттєвим недоліком найближчого аналога є високий фугасний вплив продуктів вибуху ВР на стінки свердловини. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності свердловинної кумулятивної торпеди та зменшення фугасного впливу на стінки свердловини за рахунок вдосконалення її конструкції. Поставлена задача вирішується тим, що в свердловинній кумулятивній торпеді, що містить корпус із розміщеним в ньому вісесиметричним КЗ, згідно з корисною моделлю, нижче вісесиметричного КЗ, відділений від нього вузлом затримки передавання детонації (ВЗПД) і захисним екраном з центральним отвором, розміщено додатковий КЗ, в якого КО у вершині має отвір, причому для конічних КО вісесиметричного КЗ та додаткового КЗ виконується умова (V1 / tg1 )  c1 (, (V2 / tg 2 )  c2 , де V , V - швидкості вибухового обтиснення КО,  ,  - кути 1 2 1 2 розкриття КО, c1, с2 - швидкості звуку в матеріалі КО, відповідно, вісесиметричного КЗ та додаткового КЗ. Запропоновану конструкцію свердловинної кумулятивної торпеди наведено на кресленні, де позначено: 1 - головка, 2 - вибуховий патрон, 3 - перехідник, 4 - кришка, 5 - оболонка, 6, 7 шашка ВР, 8 - заряд-кондуктор, 9, 10 - гумові кільця, 11, 12 - КО, 13 - захисний екран, 14 - ВЗПД, 15 - наконечник. Головка 1, до якої через перехідник 3 кріпиться гвинтами 16, кришка 4 з оболонкою 5, гумовими кільцями 9, 10, наконечником 15 складають герметичний корпус свердловинної кумулятивної торпеди, аналогічно до складових корпусу найближчого аналога [3]. В оболонці 5 корпусу розташовано вісесиметричний КЗ (шашка ВР 6 з КО 11), до верхньої частини якого прилягає заряд передавання 7 з вибуховим патроном 3. Нижче вісесиметричного КЗ розміщено додатковий КЗ (шашка ВР 7 з КО 7). Між собою ці КЗ відділені захисним екраном 13, призначеним для зменшення вибухового впливу продуктів детонації вісесиметричного КЗ на додатковий КЗ. Навколо захисного екрана 13 розміщено ВЗПД 14, який контактує з додатковим КЗ. ВЗПД 14 призначений для затримки передавання детонації від вісесиметричного КЗ до додаткового КЗ. Механізм часової затримки передавання детонації ВЗПД 14, який, власне, і визначає його конструкцію, може бути може бути виконаний будь-яким відомим способом. Наприклад, за допомогою ВР (пресованої, пластичної тощо) із низькою швидкістю детонації, як показано на кресленні, або ж за допомогою відрізка детонуючого шнура, довжина якого визначає необхідний час затримки передавання детонації. Захисний екран 13, КО 12 (у вершині) мають наскрізний центральний отвір. Така конструкція свердловинної кумулятивної торпеди містить меншу кількість ВР, порівняно з найближчим 1 UA 69708 U аналогом [3], а відтак забезпечує порівняно менший фугасний вплив на стінки свердловини під час спрацьовування торпеди. КО 11 вісесиметричного КЗ і КО 12 додаткового КЗ мають конічну форму. Кути їхнього (V / tg )  c (V / tg )  c 5 1 1 - для КО 11, 2 2 2 - для КО розкриття та матеріали відповідають умові 1 12. Дотримання зазначеної умови при вибуховому обтисненні КО 11 вісесиметричного КЗ продуктами детонації шашки ВР 6, тобто при дозвуковій швидкості, яка визначається V / tg 1 дозволяє сформувати суцільний КС високої пробивної здатності співвідношенням 1 (відносно довгий та невеликого діаметра). Натомість, дотримання зазначеної умови для КО 12 додаткового КЗ, тобто при 10 15 20 25 30 35 40 45 50 V / tg 2 , дозволяє сформувати понадзвуковій швидкості, яка визначається співвідношенням 2 КС у вигляді потоку часток, який розширюється в радіальному напрямку. Таким чином, завдяки підбору параметрів матеріалу та геометрії КО, можливо забезпечити якісно відмінний характер кумулятивної течії двох КС. Для промислових обсягів виробництва, з метою зменшення собівартості виготовлення, такими матеріалами можуть бути, наприклад, мідь (КО 11) та алюміній (КО 12) або з суцільного, або порошкового матеріалу. Запропонована свердловинна кумулятивна торпеда працює наступним чином. Споряджену свердловинну кумулятивну торпеду приєднують головкою 1 до каротажного кабелю (на кресленні не показано), транспортують до місця проведення прострілювальновибухових робіт і встановлюють наконечником 15 на перешкоду, яку необхідно зруйнувати. Після цього проводять ініціювання вибухового патрона 2, від якого детонація передається до заряду-кондуктора 8 та далі (зі сплощеним фронтом детонації) - до вісесиметричного КЗ. Продукти детонації його шашки ВР 6 забезпечують вибухове обтиснення КО 11 зі швидкістю V1 (спрямована по нормалі до твірної), тим самим формується КС високої пробивної здатності. Створений КС безперешкодно проходить через центральний отвір захисного екрана 13 і вершини КО 12, пробиває наконечник 15 та забезпечує деструктивний вплив на перешкоду, яку необхідно зруйнувати - виконує у ній глибокий перфораційний отвір з радіальними мікро- або макротріщинами. Одночасно з цим детонація від вісесиметричного КЗ (від його шашки ВР 6) з необхідною часовою затримкою через ВЗПД 14 передається до додаткового КЗ. Продукти детонації його шашки ВР 7 забезпечують вибухове обтиснення КО 12, зі швидкістю V2, забезпечуючи тим самим формування додаткового КС. Цей додатковий КС (як зазначалося раніше - у вигляді потоку часток, що розширюється в радіальному напрямку) рухається за попереднім КС, посилюючи його деструктивну дію на перешкоду - розширюється створений попередньо перфораційний отвір по всій довжині, а наявність мікро- або макротріщин сприяє належному руйнуванню перешкоди. Отже додатковий КЗ забезпечує локальний спрямований вплив на перешкоду, що руйнується, посилюючи ефект від кумулятивного впливу, попередньо заданим вісесиметричним КЗ. Завдяки такій посиленій деструктивній дії перешкода у свердловині успішно руйнується, що і є кінцевою метою застосування запропонованої конструкції свердловинної кумулятивної торпеди. Всі її конструктивні елементи руйнуються, за винятком головки 1, яка піднімається на поверхню. Таким чином, поставлена задача, а саме - підвищення ефективності свердловинної кумулятивної торпеди та зменшення фугасного впливу на стінки свердловини досягається. Бібліографічні дані джерел інформації: 1. Прострелочно-взрывная апаратура: Справочник / Под ред. Л.Я. Фридляндера. - М.: Недра, 1990. - С. 167-169. 2. Кумулятивная торпеда. Описание к авторскому свидетельству СССР № 295866, М. Кл. Е21В29/02. Опубл. 12.04.1970. Бюл. № 45. 3. Патент № 38383 UA, E21B29/00. Вісесиметрична кумулятивна торпеда. Опубл. 12.01.2009. Бюл. № 1 (найближчий аналог). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Свердловинна кумулятивна торпеда, що містить корпус із розміщеним в ньому вісесиметричним кумулятивним зарядом (КЗ), яка відрізняється тим, що нижче вісесиметричного КЗ, відділений від нього вузлом затримки передавання детонації і захисним екраном з центральним отвором, розміщено додатковий КЗ, в якого кумулятивне облицювання (КО) у вершині має отвір, причому для конічних КО вісесиметричного КЗ та додаткового КЗ виконується умова ( V1 / tg1 )  c 1 , 2 UA 69708 U (V2 / tg 2 )  c2 , де V1, V2 - швидкості вибухового обтиснення КО, 1, 2 - кути розкриття КО, с1, с2 - швидкості звуку в матеріалі КО, відповідно, вісесиметричного КЗ та додаткового КЗ. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3