Устройство и способ для установки детонатора в узел перфоратора - RU2677513C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Область техники

[0001] В общем раскрыты устройство и способ для установки детонатора в узел перфоратора.

Уровень техники

[0002] Углеводороды, такие как ископаемые виды топлива (например, нефть) и природный газ, извлекают из подземных стволов скважин, пролегающих глубоко под поверхностью, с использованием сложных машин и взрывных устройств. Поскольку при бурении ствол скважины крепят путем помещения в нее обсадных труб, в ствол скважины спускают узел перфоратора или цепочку либо гирлянду многочисленных узлов перфоратора и устанавливают их напротив одного или более коллекторов углеводородов в подземных пластах. Перфоратор оснащен взрывными зарядами, обычно кумулятивными, с кумулятивной выемкой или пулевыми зарядами, подрыв которых инициируют для создания отверстий в обсадной колонне и для прострела пласта таким образом, чтобы обеспечить ток углеводородов через обсадную колонну. Когда перфоратор(-ы) надлежащим образом установлен(-ы), сигнал с поверхности осуществляет подрыв детонатора, который, в свою очередь, приводит в действие детонирующий шнур, возбуждающий детонацию кумулятивных зарядов для вскрытия/перфорирования обсадной колонны, и с помощью этого обеспечивают ток пластовых флюидов через отверстия, созданные таким образом, и внутрь эксплуатационной колонны. Сигнал с поверхности обычно поступает с поверхности по электрическим проводам, проложенным от поверхности к одному или более детонаторам, установленным в узле перфоратора.

[0003] Для сборки перфоратора необходима сборка многочисленных частей, которые обычно включают по меньшей мере следующие компоненты: корпус или наружный ствол перфоратора, в который устанавливают электрический провод для связи с поверхностью с целью инициирования подрыва, ударный взрыватель и/или детонатор, детонирующий шнур, один или более зарядов, расположенных во внутренней трубе, устройство для спуска/подъема или удержания, и, при необходимости, один или более усилителей детонатора. Сборка обычно включает установку одного компонента в другой с помощью резьбового соединения путем закручивания или завинчивания компонентов до отказа, дополнительно с использованием соединительного переходника. Так как электрический провод должен быть проложен через большую часть узла перфоратора, в процессе сборки он легко перекручивается и образует складки. Кроме того, при использовании проводного детонатора его необходимо вручную соединять с электрическим проводом, что приводит к многочисленным проблемам. Из-за того, что сборка подразумевает вращение частей, провода могут быть порваны, перекручены и/или уложены со складками/надорваны; провода могут быть случайно разомкнуты или даже неверно соединены по ошибке в процессе сборки, не говоря уже о вопросах безопасности, связанных с физическим и ручным подключением проводов к действующим зарядам взрывчатых веществ.

[0004] Согласно существующему уровню техники и как изображено на фиг. 1, проводной детонатор 60 обычно выполнен с необходимостью физического, ручного соединения проводов при сборе перфоратора. Как показано в настоящем документе, проводной детонатор 60 обычно оснащен тремя (или более либо менее) проводами, для которых необходимо обеспечить ручное, физическое соединение после установки проводного детонатора в узел перфоратора. Для детонаторов с проводным встроенным переключателем для выборочного перфорирования провода обычно включают по меньшей мере провод 61 входного сигнала, провод 62 выходного сигнала и провод 63 заземления. При обычном ручном, физическом соединении провода от перфоратора соединяют с проводами детонатора, и внутренняя металлическая часть одного провода скручивается вместе с внутренней металлической частью присоединяемого провода с использованием крышки электрического соединителя, или соединительного изолирующего зажима, или соединителя типа Scotchlok.

[0005] Необходимо устройство для установки детонатора, обеспечивающее установку беспроводного детонатора, включающее упругий контакт, однопроводное соединение (а не с помощью двух или более проводов, как описано выше) в узле перфоратора, в частности стандартного узла перфоратора, в котором обычно использовали полностью проводной детонатор.

Краткое описание

[0006] Один вариант реализации обеспечивает устройство для установки детонатора для установки детонатора в узел перфоратора. В одном варианте реализации устройство для установки детонатора состоит из составного цилиндрического корпуса.

[0007] Другой вариант реализации обеспечивает узел перфоратора, включающий устройство для установки детонатора для установки беспроводного детонатора.

[0008] Другой вариант реализации обеспечивает способ сборки узла перфоратора, включающего устройство для установки детонатора и детонатор.

Краткое описание фигур

[0009] Более подробное описание будет представлено согласно соответствующим вариантам реализации, представленным на приложенных чертежах. Принимая во внимание, что на этих чертежах изображены только стандартные варианты реализации и, следовательно, их не следует рассматривать как ограничивающие объем и содержание изобретения, примеры осуществления изобретения будут описаны и объяснены с дополнительной конкретикой и подробностями с помощью использования приложенных чертежей:

[0010] на фиг. 1 представлен вид в перспективе проводного детонатора в соответствии с существующим уровнем техники;

[0011] на фиг. 2 изображен боковой вид беспроводного промышленно используемого детонатора в разрезе совместно с устройством для установки детонатора в соответствии с одним из вариантов реализации;

[0012] на фиг. 3 приведен вид в перспективе детонатора (см. фиг. 2);

[0013] на фиг. 4 изображен вид в перспективе с частичным разрезом узла перфоратора, включающего детонатор (см. фиг. 2-3), размещенный в устройстве для установки детонатора, в котором устройство для установки детонатора включает составной цилиндрический корпус в соответствии с одним из вариантов реализации;

[0014] на фиг. 5 представлен боковой вид устройства для установки детонатора в разрезе, выполненного в виде единого элемента в соответствии с одним из вариантов реализации;

[0015] на фиг. 6 изображен вид в перспективе устройства для установки детонатора, включающего составной цилиндрический корпус (см. фиг. 4) в соответствии с одним из вариантов реализации;

[0016] на фиг. 7 представлен вид в перспективе одной части устройства для установки детонатора (см. фиг. 6), расположенной в торцевой шайбе в соответствии с одним из вариантов реализации;

[0017] на фиг. 8 изображен вид в перспективе переднего конца устройства для установки детонатора в соответствии с одним из вариантов реализации;

[0018] на фиг. 9 представлен еще один вид в перспективе устройства для установки детонатора, наклоненного под углом (см. фиг. 8) в соответствии с одним из вариантов реализации;

[0019] на фиг. 10 изображен вид с частичным разрезом еще одного варианта реализации устройства для установки узла детонатора в узел перфоратора; и

[0020] на фиг. 11 представлен вид в перспективе клеммы заземления в соответствии с одним из вариантов реализации.

[0021] Различные свойства, аспекты и преимущества вариантов реализации станут более очевидными из дальнейшего подробного описания, а также прилагаемых фигур, в которых одинаковые позиции соответствуют одинаковым компонентам для всех фигур и текста. Различные описанные элементы не обязательно изображены в масштабе, но изображены для подчеркивания конкретных элементов, относящихся к вариантам реализации.

Раскрытие изобретения

[0022] Далее следует подробное рассмотрение различных вариантов реализации. Каждый пример приведен для пояснения, не предусмотрен в качестве ограничения и не является определяющим для всех возможных вариантов реализации.

[0023] Обеспечен детонатор с возможностью установки или размещения внутри узла перфоратора с минимальным усилием с помощью размещения/установки в устройство для установки детонатора в соответствии с каким-либо аспектом. В одном варианте реализации устройство для установки детонатора включает детонатор, установленный в устройство для установки детонатора, при этом детонатор с возможностью электрического соединения образует электрическое соединение с минимальной необходимостью обеспечения ручного и физического соединения, резки или прессовки многочисленных проводов, как это необходимо в случае полностью проводного электрического соединения. Такой беспроводной детонатор в общем описан в принадлежащей автору данной заявки заявке на патент Германии No. 102013109227.6 от 26 августа 2013 г., которая приведена в настоящем документе в полном объеме посредством ссылки. Другими словами, электрическое соединение реализовано только путем образования электрического контакта с компонентами с возможностью электрического соединения, как более подробно описано ниже в настоящем документе... то есть путем обыкновенного физического контакта. Таким образом, термин «беспроводной» (в соответствии с его использованием в данном документе) означает, что собственно детонатор не соединяют вручную, физически в узле перфоратора, как это обычно делали в случае проводных соединений, но вместо этого обеспечивают электрический контакт с помощью различных компонентов для создания электрических соединений, как описано в данном документе. Таким образом, сигнал не передают беспроводным способом, но вместо этого передают по электрическим кабелям/проводам в узле перфоратора с использованием электрических контактов. В частности, электрическое соединение реализовано с использованием контакта между ударником 38 на входе для инициирования контакта и входной частью 20, как более подробно описано ниже.

[0024] Далее рассмотрим фиг. 2 и 3: такой детонатор 10 включает корпус 12 детонатора и головку 18 детонатора и выполнен с возможностью обеспечения электрического соединения в узле 40 перфоратора (см., например, фиг. 4) без использования проводного электрического соединения непосредственно с детонатором. Вместо этого к сборке для установки детонатора подключают единственный выходной провод (не показан здесь), как более подробно описано ниже в данном документе.

[0025] В данном документе изображена только часть узла 40 перфоратора, которая включает корпус, или ствол, или держатель 42 перфоратора для размещения различных компонентов сборки. Также изображен дальний конец стандартного соединительного опорного узла уплотнения или соединительного переходника 44, в котором узел 46 перегородки показана собранной в узле 40 перфоратора. Соединительный переходник 44 выполнен с возможностью изоляции внутренних компонентов в корпусе 42 перфоратора от окружающей среды с использованием уплотнительных средств. Соединительный опорный узел 44 уплотнения обеспечивает изоляцию соседних узлов перфораторов (не представлены здесь) друг от друга и вмещает узел 46 перегородки.

[0026] Узел 46 перегородки обеспечивает передачу сигнала ударнику 38 на входе для инициирования контакта с целью осуществления беспроводного электрического контакта с входной частью 20 головки 18 детонатора, как более подробно описано ниже в данном документе. Как показано на фиг. 4 в качестве примера, провода 48 перегородки изображены с покрывающим или изолирующим элементом (обычно используют термоусадку) поверх проводов 48 для подачи тока к узлу 46 перегородки. В соответствии с фиг. 4 и 10 крепежное устройство 49 перегородки обеспечено для крепления узла 46 перегородки в соединительном переходнике 44. В данном варианте реализации (см. фиг. 4) крепежное устройство 49 примыкает к торцу узла 46 перегородки, от которой проходит ударник 38 на входе для инициирования контакта, при этом в варианте реализации, изображенном на фиг. 10, крепежное устройство 49 примыкает к противоположному торцу узла 46 перегородки.

[0027] Корпус 12 детонатора промышленно используемого детонатора 10, описываемого в данном документе, выполнен в виде корпуса или кожуха 11, обычно в виде металлического корпуса, который вмещает по меньшей мере заглушку 14 головки детонатора, головку 15 взрывателя, электронную микросхему 16 и взрывчатые компоненты. Головка 15 взрывателя может представлять собой любое устройство с возможностью обеспечения детонации по электрическому сигналу. Как показано на фиг. 2, корпус 12 детонатора выполнен в виде полого цилиндра. Электронная микросхема 16 соединена с головкой 15 взрывателя и выполнена с возможностью обеспечения выборочной детонации детонатора 10. Электронная микросхема 16 выполнена с возможностью беспроводного и выборочного приема сигнала I на подрыв (обычно цифрового кода, уникального для конкретного детонатора) для инициирования выстрела узла 40 перфоратора. Под «выборочным» имеют в виду то, что детонатор выполнен с возможностью приема одной (или более) конкретной цифровой последовательности, отличной от цифровой последовательности, которую можно использовать для приведения в готовность и/или детонации другого детонатора в другом примыкающем узле перфоратора, например, в цепочке узлов перфоратора. Таким образом, детонация различных сборок не обязательно должна происходить в конкретной последовательности. Детонация каждой конкретной сборки может быть осуществлена выборочно. В одном варианте реализации детонацию осуществляют в последовательности снизу вверх.

[0028] Головка детонатора 18 проходит от одного конца корпуса 12 детонатора и включает более одного компонента обеспечения электрического контакта, который включает входную часть 20 с возможностью обеспечения электрического контакта и выходную часть 22 с возможностью обеспечения электрического контакта. В соответствии с одним вариантом реализации, головка 18 детонатора может также включать часть 13 заземления с возможностью обеспечения электрического контакта (не показана). В одном варианте реализации головка 18 детонатора может быть выполнена в форме диска. В другом варианте реализации по меньшей мере одна часть корпуса 11 детонатора выполнена в виде части 13 заземления. Входная часть 20, выходная часть 22 и часть 13 заземления выполнены с возможностью замены проводного соединения детонатора 60, соответствующего текущему уровню техники, и замыкания электрического соединения просто путем контакта с другими компонентами обеспечения электрического контакта. В результате входная часть 20 детонатора 10 заменяет провод 61 входного сигнала проводного детонатора 60, выходная часть 22 заменяет провод 60 выходного сигнала и часть 13 заземления заменяет провод 63 заземления. Таким образом, при установке в устройство 100 для установки детонатора (см., например, фиг. 4), как более подробно описано ниже, входная часть 20, выходная часть 22 и часть 13 заземления формируют электрическое соединение просто путем создания контакта с соответствующими компонентами обеспечения электрического контакта (как также более подробно описано ниже). Это означает, что детонатор 10 обеспечивает беспроводное соединение только с помощью создания и поддержания электрического контакта компонентов обеспечения электрического контакта для замены проводного электрического соединения и без использования проводного электрического соединения.

[0029] Головка 18 детонатора также включает средство 24 изоляции, которое расположено между входной частью 20 и выходной частью 22. Изолятор 24 обеспечивает электрическую изоляцию входной части 20 от выходной части 22. Изоляция может также быть расположена по другим граничным линиям головки детонатора. Как описано выше и в одном варианте реализации, все контакты могут быть выполнены в виде части головки 18 детонатора (не приведены здесь), как это реализовано, например, в соединителе бананового типа, используемом с проводами наушников, в котором контакты расположены пучком вдоль центральной оси соединителя с изолирующей частью, расположенной между ними.

[0030] В одном варианте реализации конденсатор 17 установлен или прикреплен другим образом в качестве части электронной микросхемы 16. Конденсатор 17 выполнен с возможностью разряда для инициирования детонатора 10 при получении цифровой последовательности на подрыв с помощью сигнала I на подрыв; сигнал на подрыв передают электрическим путем через входную часть 20 и выходную часть 22 головки 18 детонатора. В стандартном порядке первый цифровой код посылают вниз в скважину на электронную микросхему 16, которая его принимает. При подтверждении того, что первый цифровой код является верным кодом для этого конкретного детонатора, происходит замыкание электронного ключа и заряд конденсатора. Далее, в качестве меры безопасности, посылают второй цифровой код на электронную микросхему, которая его принимает. Второй цифровой код, который также подтвержден в качества верного кода для конкретного детонатора, замыкает второй ключ, который, в свою очередь, обеспечивает разряд конденсатора через головку детонатора для инициирования детонации.

[0031] В одном варианте реализации детонатор 10 может быть дезактивирован флюидами. «Дезактивирован флюидами» означает, что при наличии течи в перфораторе и проникновении флюида в систему перфоратора происходит дезактивация детонатора из-за наличия внутри флюида и, следовательно, происходит повреждение детонационной цепи. Это предохраняет перфоратор от раскалывания внутри скважины при наличии течи и предотвращает закрытие скважины из-за разрыва оборудования. В одном варианте реализации детонатор 10 является выборочно дезактивируемым флюидами электронным детонатором.

[0032] Детонатор 10 в соответствии с одним вариантом реализации может быть электрическим либо электронным детонатором. В электрическом детонаторе прямой провод от поверхности образует контактное электрическое соединение с детонатором, и для непосредственного инициирования головки взрывателя увеличивают мощность. В электронном детонаторе для инициирования головки взрывателя используют цепь электронной микросхемы в детонаторе.

[0033] Детонатор 10 может быть устойчив к воздействию паразитных токов либо напряжений и/или радиочастотных сигналов для предотвращения случайного выстрела перфоратора. Таким образом, сборка оснащена средствами для обеспечения устойчивости к воздействию паразитных токов либо напряжений и/или радиочастотных сигналов, так что не происходит инициирования детонатора 10 посредством случайных радиочастотных сигналов, паразитного напряжения или паразитного тока. Другими словами, детонатор 10 выполнен так, чтобы избежать непредусмотренного инициирования.

[0034] Детонатор 10 выполнен с возможностью установки с обеспечением электрического контакта в устройство 100 для установки детонатора, которое размещено или установлено в узел 40 перфоратора, без использования проводного электрического соединения с собственно детонатором 10, как показано на фиг. 4, 5, 7-9 и 10.

[0035] В одном варианте реализации и как изображено на фиг. 4, 6 и 7, устройство 100 для установки детонатора включает цилиндрический корпус 110', изображенный в виде составного элемента. Таким образом, корпус формируют с использованием множества частей и деталей, что может обеспечивать легкость сборки. В соответствии с вариантом реализации на фиг. 5 цилиндрический корпус 110 может также быть выполнен в виде монолитного корпуса, который изготавливают как единое целое, например, с помощью способов механической обработки или литья, известных специалистам в данной области техники. Согласно использованию в данном документе, символ «штрих» (') на различных фигурах определяет разницу между вариантами реализации монолитного корпуса (без штриха) и элементами составного корпуса (со штрихом), и он не будет в общем использован при описании. Например, в отношении центрального канала 130 ствола, центральный канал ствола изображен как центральный канал 130' ствола в том варианте реализации, в котором для изготовления корпуса 110' используют многочисленные части, при этом центральный канал 130 ствола (без штриха) использован для изображения канала ствола монолитного корпуса 100. В одном варианте реализации и в соответствии, например, с фиг. 7, в закрытом торце цилиндрического корпуса 110 обеспечивают одно или более проходных отверстий 102 с целью размещения части детонирующего шнура (не представлен здесь), размещенного в устройстве 100 для установки детонатора.

[0036] В свою очередь, в соответствии, в частности, с фиг. 4-9, цилиндрический корпус 110 включает открытый торец 113, закрытый торец 114 и центральный канал 130 ствола, выполненный для установки детонатора 10. Цилиндрический корпус 110 также включает множество частей, включающих по меньшей мере первую часть 120 и вторую часть 122, и в одном варианте реализации - третью часть 124, как более подробно будет описано ниже. Центральный канал 130 ствола расположен продольно по меньшей мере в пределах некоторой длины цилиндрического корпуса 110 и обычно включает расширенную часть 132 канала ствола, примыкающую к открытому торцу 113 цилиндрического корпуса 110. Расширенная часть 132 канала ствола выполнена с возможностью установки головки 18 детонатора 10, при этом центральный канал 130 ствола выполнен с возможностью установки корпуса 11 детонатора 10. В одном варианте реализации расширенная часть 132 канала ствола размещена в первой части 120 цилиндрического корпуса 110, а центральный канал 130 ствола расположен продольно в пределах большей части длины цилиндрического корпуса 110. В одном варианте реализации расширенная часть 132 ствола канала и головка 18 детонатора дополнительно выполнены с размерами и формой для установки и помещения/для того, чтобы быть установленными и помещенными, соответственно, в по меньшей мере полуфиксированном положении в устройство 100 для установки детонатора.

[0037] В одном варианте реализации множество фиксаторов 150 расположены в направлении открытого торца 113 цилиндрического корпуса 110 и по меньшей мере частично вмещают расширенную часть 132 канала ствола центрального канала 130 ствола. Таким образом, каждый из множества фиксаторов 150 выполнен с возможностью крепления, фиксации или другого способа охвата части головки 18 детонатора в составе детонатора 10 при установке детонатора 10 в расширенную часть 132 канала ствола центрального канала 130 ствола. Обычно фиксаторы 150 изготавливают из гибкого и упругого материала, так что при изгибе или ином движении в наружном направлении по окружности они способны возвращаться в исходное положение при прекращении действия силы, вызывающей движение (например, после установки детонатора в устройство 100 для установки детонатора). Таким образом, фиксаторы 150 вмещают и обычно контактируют по меньшей мере с периферийной поверхностью головки 18 детонатора 10. Хотя множество фиксаторов 150 изображено включающим четыре фиксатора, следует понимать, что для выполнения заявленной функции, т.е. крепления головки детонатора, может быть достаточно большего или меньшего количества фиксаторов. Например, множество фиксаторов 150 может включать 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 или более фиксаторов. Как изображено на фиг. 4-9 и в одном варианте реализации, фиксаторы могут включать упор 152, установленный на дальнем конце фиксаторов для облегчения крепления и поддержания головки 18 детонатора 10 в устройстве 100 для установки детонатора. Как показано в данном документе, головка 18 детонатора установлена с возможностью скольжения в расширенной части 132 канала ствола, причем головка 18 детонатора может перемещаться в продольном направлении по меньшей мере в пределах части длины расширенной части 132 канала ствола, образованной фиксаторами 150. В одном варианте реализации множество фиксаторов 150 образуют по меньшей мере часть переднего конца 121 первой части 120 цилиндрического корпуса 110.

[0038] Существует возможность (хотя это не показано) обеспечения окна или отверстия в цилиндрическом корпусе 110 устройства 100 для установки детонатора с целью обеспечения визуального контроля надлежащего размещения детонирующего шнура (не показан) после соединения детонирующего шнура со сборкой через проходное отверстие 102.

[0039] Обратим внимание на другой конец устройства 100 для установки детонатора: для облегчения установки устройства 100 в узел 40 перфоратора предусмотрено множество ножек 140. В варианте реализации, изображенном на фиг. 4-8, множество ножек 140 проходят от цилиндрического корпуса 110 в направлении закрытого торца 114 цилиндрического корпуса 110. Аналогично фиксаторам 150, ножки 140 могут быть изготовлены из упругого материала и обычно включают выступы 142 на своих дальних концах, выполненные с возможностью установки устройства 100 и фиксации его на месте. В одном варианте реализации каждый выступ 142 проходит от цилиндрического корпуса 110.

[0040] Хотя множество ножек 140 изображено включающим четыре ножки, следует понимать, что для выполнения заявленной функции, т.е. установки устройства для установки детонатора в узел перфоратора, может быть достаточно большего или меньшего количества ножек. Например, множество ножек 140 может включать 3, 4, 5, 6, 7, 8 или более ножек. Наличие большего количества ножек (или фиксаторов, в соответствии с вышеописанным) означает, что каждая отдельная ножка/фиксатор в конечном счете будет тоньше, чем в случае использования меньшего количества ножек/фиксаторов. Аналогично, наличие более тонких ножек/фиксаторов означает, что отдельные ножки/фиксаторы будут менее жесткими, так что, в конечном счете, возникнет необходимость выбора количества ножек/фиксаторов на основании жесткости и/или гибкости устройства для установки детонатора и способности стабилизации устройства для установки детонатора в узел перфоратора и/или удерживания головки детонатора, в зависимости от конкретного случая.

[0041] Кроме того, в одном варианте реализации каждый из множества фиксаторов 150 и каждая из множества ножек 140 выполнены с возможностью обеспечения замкового соединения при помещении детонатора 10 в центральный канал 130 ствола и при помещении цилиндрического корпуса 110 в узел 40 перфоратора.

[0042] Как упомянуто выше, в качестве части цилиндрического корпуса 110 может также быть реализована третья часть 124. Как изображено на фиг. 4-9 и в одном варианте реализации, третья часть 124 выполнена как часть второй части 122, составляющая с ней одно целое, при этом предполагается, что третья часть 124 может быть выполнена в виде отдельного элемента, присоединяемого к цилиндрическому корпусу 110. У третьей части 124 есть передняя сторона 125, задняя сторона 126 и, как показано в этом варианте реализации, множество ножек 140, проходящих от задней стороны 126 третьей части 124. Как изображено в данном документе, третья часть 124 расположена по окружности наружной поверхности 123 второй части 122, при этом размещение третьей части 124 по внешней поверхности 123 второй части 122 цилиндрического корпуса 110 имеет прерывистый характер, таким образом образовано множество деталей 127. Такое расположение обычно минимизирует общий вес и сопутствующие затраты при изготовлении элемента, при этом сохраняют достаточную прочность конструкции для выполнения заявленных функций. Кроме того, как изображено в данном варианте реализации, третья часть 124 включает расположенный по окружности упорный выступ 128 на заднем конце 129 третьей части 124. При этом размещении дальний конец 129 расположен напротив множества ножек 140. Кроме того, упорный выступ 128 выполнен с возможностью установки устройства 100 для установки детонатора путем функционирования совместно с множеством ножек 140 для фиксации устройства 100 установки детонатора на месте в узле 40 перфоратора.

[0043] Как указано выше, центральный канал 130 ствола выполнен с возможностью установки и крепления детонатора 10, при этом центральный канал 130 ствола расположен от открытого торца 113 до закрытого торца 114 цилиндрического корпуса 110, и расширенная часть 132 канала ствола размещена так, чтобы прилегать к открытому торцу 113. Таким образом, детонатор 10 установлен в центральный канал 110 ствола устройства 100 для установки детонатора, корпус детонатора 11 расположен продольно по длине центрального канала 130 ствола, при этом головка 18 детонатора установлена в расширенную часть 132 канала ствола.

[0044] В одном варианте реализации смещающий элемент 25 выходного контакта установлен или иным образом расположен в центральном канале 130 ствола цилиндрического корпуса 110 на основании 134 расширенной части 132 канала ствола, при этом смещающий элемент 28 заземляющего контакта установлен или иным образом расположен в центральном канале 130 ствола цилиндрического корпуса 110 у основания 136 центрального канала 130 ствола. Таким образом, смещающий элемент 28 заземляющего контакта расположен в центральном канале 130 ствола между корпусом 11 детонатора в составе детонатора 10 и закрытым торцом 114 цилиндрического корпуса 110. Кроме того, обычно электрод 26 устанавливают с примыканием к смещающему элементу 25 выходного электрода.

[0045] В одном варианте реализации электрод 26 выполнен в виде полукруглого металлического элемента со штуцером 27 с пазом, проходящим от наружной круглой поверхности электрода 26. Штуцер 27 с пазом выполнен с возможностью соединения с единственным выходным электрическим проводом, необходимым для замыкания электрического соединения для этой сборки (не представлен здесь). Хотя штуцер 27 с пазом изображен в данном документе, специалистам в данной области техники следует понимать, что для образования электрического соединения между единственным проводом и электродом 26 могут быть обеспечены другие приспособления.

[0046] Смещающий элемент 25 выходного контакта и смещающий элемент 28 заземляющего контакта могут быть изготовлены из пружинящих элементов для облегчения поддержания физического и электрического контакта с ударником 38 на входе для инициирования контакта, проходящим от узла 46 перегородки, и могут также быть изготовлены из материалов, подходящих для обеспечения электрического соединения. Обычно эти компоненты тоже металлические, то есть они изготовлены из электропроводного металлического материала.

[0047] Таким образом, при установке детонатора 10 в центральный канал 130 ствола, детонатор образует контактное электрическое соединение с электродом 26, расположенным между выходной частью 22 головки 18 детонатора в составе детонатора 10 и смещающим элементом 25 выходного контакта. Таким образом, когда детонатор 10 устанавливают в центральный канал 130 ствола и когда ударник 38 на входе для инициирования контакта узла 46 перегородки образует с детонатором контакт, то, таким образом, обеспечивают контактное электрическое соединение с входной частью 20 головки 18 детонатора. Таким образом, происходит сжатие смещающего элемента 25 выходного контакта, в результате чего выходная часть 22 головки 18 детонатора образует контактное электрическое соединение с электродом 26. Заземляющее соединение будет более подробно описано ниже в данном документе.

[0048] В отношении закрытого торца 114 устройства 100 для установки детонатора и какого-либо варианта реализации, для замыкания электрического соединения обеспечивают заземляющую шину или провод 29, которые также обычно изготавливают из электропроводного металлического материала. В одном варианте реализации заземляющая шина 29 размещена в закрытом торце 114 цилиндрического корпуса 110. Как показано в варианте реализации на фиг. 4-7, заземляющая шина 29 проходит от одной стороны цилиндрического корпуса 110 через противоположную сторону цилиндрического корпуса 110 таким образом, что центральная часть заземляющей шины 29 расположена смежно с одним концом смещающего элемента 28 заземляющего контакта напротив корпуса 11 детонатора 10. Таким образом, концы заземляющей шины 29 проходят снаружи относительно наружной поверхности цилиндрического корпуса 110. При установке детонатора 10 в центральный канал 130 ствола устройства 100 для установки детонатора и при надавливании на детонатор 10 контакта узла 44 перегородки происходит сжатие смещающего элемента 28 заземляющего контакта, который образует контактное электрическое соединение части 13 заземления корпуса 11 со смещающим элементом 28 заземляющего контакта и заземляющей шиной 29, обеспечивающей замыкание контура заземления путем соединения с корпусом 42 перфоратора. Как показано на фиг. 4, заземляющая шина испытывает деформацию при помещении устройства 100 для установки детонатора в торцевую шайбу 180, общую сборку которой помещают в корпус 42 перфоратора, таким образом замыкая цепь/соединение заземления.

[0049] Как упомянуто выше и, в частности, в соответствии с фиг. 4, 6 и 7, цилиндрический корпус 110 может быть изготовлен в виде составного цилиндрического корпуса 110', включающего по меньшей мере первую часть 111 и вторую часть 112. Как показано в данном документе, первая часть 111 цилиндрического корпуса 110 может быть съемно соединена (или иным образом совмещена, прикреплена, объединена) со второй частью 112 цилиндрического корпуса 110' для формирования узла 109 цилиндрического корпуса. Таким образом, каждая из первой части 111 и второй части 112 включает по меньшей мере первую часть 120' и вторую часть 122', узел 109 цилиндрического корпуса, который содержит открытый торец 113', закрытый торец 114' и центральный канал 130' ствола, выполненный с возможностью установки детонатора 10, при этом центральный канал 130' ствола расположен продольно в пределах по меньшей мере некоторой части длины узла 109 цилиндрического корпуса, цилиндрический канал 130' включает расширенную часть 132 канала ствола, примыкающую к открытому торцу 113' узла 109 цилиндрического корпуса. В этом варианте реализации множество фиксаторов 150' расположены в направлении открытого торца 113' цилиндрического корпуса 109 и по меньшей мере частично вмещают расширенную часть 132' канала ствола центрального канала 130' ствола. Кроме того, каждый из множества фиксаторов 150' включает упор 152', выполненный с возможностью крепления головки 18 детонатора при установке детонатора 10 в расширенную часть 132' канала ствола центрального канала 130' ствола. В одном варианте реализации множество ножек 140' проходят от узла 109 цилиндрического корпуса в направлении закрытого торца 114' узла 109 цилиндрического корпуса, при этом каждая из множества ножек 140' включает выступ 142', проходящий от узла 109 цилиндрического корпуса, выполненный с возможностью установки узла 109 цилиндрического корпуса в узел 40 перфоратора.

[0050] Так как в соответствии с эти вариантом реализации для узла 109 цилиндрического корпуса необходима сборка на месте, то обеспечивают множество соединительных устройств 170, выполненных с возможностью крепления первой части 111 узла 109 цилиндрического корпуса ко второй части 112 узла 109 цилиндрического корпуса. Специалистам в данной области техники следует понимать, что крепление первой части 111 ко второй части 112 возможно с использованием любого количества крепежный средств 172, включающих винты, болты/гайки и тому подобные элементы, которые можно установить в разъем или углубление 174 с помощью резьбового крепления, фрикционного крепления и тому подобного. Как лучше всего изображено на фиг. 7 и в одном варианте реализации, крепежное средство 172 представляет собой выступ, включающий наружный выступ, проходящий от первой части 111, который вставляют в расположенное напротив углубление 174 второй части 112 соответствующей формы (не представлено здесь). В одном варианте реализации крепежное средство 172 образует замковое соединение при помещении в углубление 174.

[0051] В одном варианте реализации первая часть 111 и вторая часть 112 могут быть выполнены в виде симметричных или несимметричных половин.

[0052] В соответствии с любым аспектом обеспечивают узел 40 перфоратора и способ для сборки узла 40 перфоратора, включающий беспроводной детонатор 10 и устройство 100 для установки детонатора, как описано выше в данном документе.

[0053] В любом аспекте способ сборки узла 40 перфоратора с использованием полупроводного электрического соединения включает по меньшей мере следующие этапы: установку устройства 100 для установки детонатора в узел 40 перфоратора, причем устройство 100 для установки детонатора включает центральный канал 130 ствола; установку смещающего элемента 28 заземляющего контакта на основание 136 центрального канала 130 ствола; установку смещающего элемента 25 выходного контакта на основание 134 расширенной части 132 канала ствола центрального канала 130 ствола; установку электрода 26 для размещения единственного выходного провода, примыкающего к смещающему элементу 25 выходного контакта; установку беспроводного детонатора 10 в центральный канал 130 ствола, так чтобы корпус 11 детонатора 10 был расположен вдоль по меньшей мере части центрального канала 130 ствола, чтобы часть 13 заземления корпуса 11 образовывала электрический контакт со смещающим элементом 28 заземляющего контакта, и чтобы головка 18 детонатора 10 была установлена в расширенную часть 132 канала ствола центрального канала 130 ствола так, чтобы выходная часть 22 детонатора 10 образовывала электрический контакт с электродом 26, и чтобы ударник 38 на входе для инициирования контакта образовывал электрический контакт с входной частью 20 детонатора 10.

[0054] Согласно любому аспекту, этап установки устройства 100 для установки детонатора в узел 40 перфоратора включает установку устройства для установки детонатора в опорный элемент или торцевую шайбу 180, как можно видеть, например, на фиг. 4, 5 и 7-10 и как кратко описано выше. Как показано в данном документе, торцевая шайба 180 оснащена внутренним углублением с размером, подходящим для установки закрытого торца 114 цилиндрического корпуса 110, и, в частности, для установки по меньшей мере второй части 122 (и/или третьей части 124) с помощью взаимного сцепления и/или замкового соединения со множеством ножек 140 на заднем конце торцевой шайбы 180 (см. фиг. 4, 5 и 7) и с помощью примыкания расположенного по окружности упорного выступа к наружной поверхности торцевой шайбы 180 (см., в частности, фиг. 8 и 9) на противоположном конце торцевой шайбы 180. Аналогично, внешний размер или наружная поверхность торцевой шайбы 180 выполнена с размером, подходящим для установки в ствол 42 перфоратора. Хотя это не представлено специально в данном документе, специалистам в данной области техники следует понимать, что различные элементы и компоненты, описанные в данном документе, могут быть изготовлены в виде встроенных элементов.

[0055] Обратим внимание на вариант реализации, представленный на фиг. 10: для формирования цепи заземления, описанной выше в данном документе, обеспечен отдельный компонент. Как показано в данном документе, для замыкания цепи заземления при установке устройства 100 для установки детонатора в узел 40 перфоратора к наружной поверхности торцевой шайбы 180 прикреплена клемма 182 заземления. В одном варианте реализации клемма 182 заземления выполнена в виде длинного, узкого, тонкого, полуизогнутого, гибкого и упругого металлического элемента, как лучше всего можно видеть на фиг. 11. Как показано в данном документе, для крепления клеммы заземления к наружной поверхности торцевой пластины 180 обеспечено крепежное устройство 184. Таким образом, при помещении сборки в ствол 42 перфоратора происходит изгиб клеммы заземления внутрь в окружном направлении с целью замыкания цепи заземления.

[0056] Понятие «фиксировать» (в соответствии с его использованием в данном документе) означает заключать в некоторых границах, ограничивать или удерживать от перемещения либо поддерживать в определенном положении. Устройство 100 для установки детонатора установлено в узел 40 перфоратора и обеспечивает установку и фиксацию на месте детонатора 10 в соответствии с одним вариантом реализации. Кроме того, устройство 100 для установки детонатора также служит для обеспечения компонентов с возможностью электрического контакта для реализации беспроводного электрического контакта при установке детонатора 10, при этом обеспечено единственное проводное соединение с собственно устройством 100 для установки детонатора.

[0057] Проиллюстрированные компоненты и способы не ограничены конкретными вариантами реализации, описанными в данном документе. Элементы, проиллюстрированные или описанные в качестве части одного варианта реализации могут быть использованы для других вариантов реализации или совместно с ними для формирования еще одного варианта реализации. Предполагается, что устройство и способ включают себя такие усовершенствования и изменения. Кроме того, этапы, описанные в данном способе, могут быть использованы независимо и отдельно от других этапов, описанных в данном документе.

[0058] При том что устройство и способ были описаны в соответствии с предпочтительным вариантом реализации, специалистам в данной области техники следует понимать, что могут быть сделаны различные изменения и что элементы могут быть заменены на их эквиваленты без отступления от предполагаемого объема и содержания изобретения. Кроме того, может быть сделано множество усовершенствований для приспособления конкретной ситуации или материала к способам, представленным в данном документе, без отступления от основного объема и содержания изобретения.

[0059] В этом описании и последующей формуле изобретения упомянут ряд понятий, которые имеют следующее значение. Формы единственного числа включают формы множественного числа, если иное явно не указано в контексте. Кроме того, упоминания «один вариант реализации», «несколько вариантов реализации», «какой-либо вариант реализации» и тому подобные не следует трактовать как исключающие существование других вариантов реализации, которые также включают перечисленные понятия. Такие понятия, как «первый», «второй», «передний», «задний» и т. д. использованы для отличия одного элемента от другого, и, если не указано иное, не подразумевают упоминания конкретного порядка расположения или номеров элементов.

[0060] Понятия «может» и «может быть» (в соответствии с их использованием в данном документе) означают возможность события при некоторой совокупности обстоятельств, обладание определенным свойством, характеристикой или функцией и/или придают глаголу выражение той или иной степени способности, возможности или вероятности, связанной с определяемым глаголом. Соответственно, использование понятий «может» и «может быть» означает, что определяемое понятие очевидно является предназначенным, способным или подходящим для обозначенной способности, функции или использования, при этом следует принять во внимание, что при некоторых обстоятельствах обозначенное понятие может иногда не быть предназначенным, способным или подходящим. Например, при некоторых обстоятельствах какой-либо случай или способность могут быть ожидаемы, в то время как при других обстоятельствах этот случай или способность не могут иметь место - понятия «может» и «может быть» отражают это различие.

[0061] Слово «содержит» (в соответствии с его использованием в формуле изобретения) и его грамматические формы также логически подразумевают и включают фразы, отражающие различный и отличающийся масштаб, такие как, например, без ограничения «состоят главным образом из» и «состоят из».

[0062] Благодаря развитию науки и технологий могут быть предложены возможные эквиваленты и заменители, которые в данный момент не рассмотрены по причине неопределенности понятий. Эти изменения должны быть охвачены прилагаемой формулой изобретения. В этом письменном описании примеры используют для раскрытия устройства и способа, которые включают лучший вариант, а также для предоставления любому специалисту в данной области техники возможности практически реализовать данное устройство и способ, в том числе изготовить и использовать любые устройства и системы и реализовывать любые предусмотренные способы. Объем и содержание патентоспособности предложенных устройства и способа определены в формуле изобретения и могут включать другие примеры, придуманные специалистами в данной области техники. Предполагается, что упомянутые другие примеры будут охвачены объемом и содержанием данной формулы изобретения, если они будут оснащены структурными элементами, которые не будут иметь расхождений с дословным описанием в формуле изобретения, или если они будут включать эквивалентные структурные элементы при несущественных расхождениях с дословным описанием в формуле изобретения.

Реферат

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. Обеспечивается исключение непредусмотренного инициирования. 6 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

Формула