1.3.2 Кумулятивный заряд
Кумулятивный заряд - заряд взрывчатого вещества с конической, сферической или клинообразной выемкой, действие которого основано на кумулятивном эффекте (См. Кумулятивный эффект). Кумулятивные перфораторы обеспечивают создание перфорационных каналов наибольшей глубины, высокую производительность работ и поэтому стали основным видом техники вторичного вскрытия пласта. Основой кумулятивного перфоратора служит кумулятивный заряд, действие которого основано на кумулятивном эффекте, т.е. повышении действия взрыва в одном направлении. Характеристиками зарядов являются пробивная способность, безотказность, термостойкость, баростойкость, разрушаемость, бризантное и фугасное действие. (рис. 6). Кумулятивные заряды с конической выемкой, высота которой равна диаметру отверстия выемки, имеющей металлическую облицовку (толщиной около 1/30 диаметра отверстия выемки). пробивает стальную броню толщиной, примерно в 4 раза превосходящей диаметр отверстия выемки. Кумулятивные заряды применяются в бронебойных снарядах, в капсюлях-детонаторах и в зарядах, предназначенных для дробления негабаритных камней на карьерах и др. объектах. Характерный пример использования Кумулятивные заряды в военном деле -- реактивные противотанковые снаряды (рис. 7). В этих снарядах имеется значительная по размеру полая головная часть, обеспечивающая взрыв снаряда на таком расстоянии от преграды, при котором бронебойное действие является максимальным. Другой пример -- линейные Кумулятивные заряды, имеющие удлинённую форму и клинообразную выемку в виде жёлоба, облицованного металлом. Такие заряды применяются для перерезывания металлических листов, стержней и конструкций, в частности при разборке наземных и подводных сооружений.
Рис. 6. Этапы взрыва кумулятивного заряда: 1 -- заряд; 2 -- детонатор; 3 -- облицовка; 4 -- пробиваемая преграда; 5 -- фронт детонационной волны; 6 -- продукты детонации; 7 -- начало формирования кумулятивной струи; 8 -- струя пробивает преграду; 9 -- струя оторвалась и пробила преграду.
Рис. 7. Поперечное сечение головной части реактивного противотанкового снаряда «базука» (США): 1 -- взрыватель; 2 -- коническая стальная оболочка; 3 -- овальная часть; 4 -- взрывчатое вещество (ВВ).
Масса ВВ определяет энергию взрыва заряда и пробивную способность. Но повышение массы приводит к увеличению деформации корпусов или каркасов перфоратора и фугасного действия на стенки скважины, поэтому в перфораторах применяют заряды с оптимальной массой ВВ.
Бризантное (включая осколочное) и фугасное действие зарядов - вредные факторы. Для их снижения оптимизируют конструкцию зарядов, используя меньшие массы ВВ и корпуса, применяя защитный чехол и улучшая разрушаемость заряда.
Пробивная способность характеризуется глубиной пробития, входным диаметром, формой, объемом и чистотой канала.
Глубина пробития определяется путем отстрела на стандартных бетонных мишенях с соблюдением специальной схемы размещения заряда в перфораторе и зазора между перфоратором и обсадной колонной. Контроль параметров пробития выполняется в ходе производства, один отстрел на 150 - 200 зарядов.
На формирование кумулятивной струи и глубину пробития существенно влияют отклонения от симметрии схлопывания облицовки, поэтому наличие в кумулятивном заряде каких-либо дефектов (разнотолщинность корпуса или облицовки, каверны, скрытые раковины, трещины в корпусе или облицовке, неоднородность ВВ по плотности) ведет к разрыву струи, ее отклонению от прямолинейного движения и, в итоге, к снижению глубины пробития.
Желательно достигать наибольшего объема канала и формы, близкая к цилиндрической. Форма канала у современных зарядов коническая, и его объем связан с глубиной пробития и входным диаметром, с увеличением диаметра уменьшается глубина. Современные заряды в порядке снижения глубины пробития и возрастания входного диаметра бывают следующих основных типов:
- SDP (Super Deep Penetration) - сверхглубокое проникание (или в России СП);
- DP (Deep Penetration) - глубокое проникание (или ГП);
- GH (Good Hole)- хорошее отверстие;
- ВН (Big Hole) - большое отверстие (или БО);
- SBH (Super Big Hole) - сверхбольшое отверстие.
Раннее выпускавшиеся модификации зарядов имели низкие характеристики пробития - до 280-300 мм (по бетону), а в малогабаритных перфораторах - до 160 мм, а коэффициент гидродинамического совершенства скважины не превышает 0,6.
Предприятие ЗАО "Перфотех" выпускает кумулятивные заряды новой конструкции (рис.3.), пробивающие глубокий перфорационный канал, что обеспечивается:
- оптимальным соотношений форм и веса корпуса, облицовки, чувствительного и основного взрывчатого вещества;
- конструкцией облицовки, изготовленной из композита металлопорошков;
- высокой степенью концентричности размещения в корпусе взрывчатого вещества и облицовки.
Рис.8. Устройство кумулятивного заряда производства ЗАО "Перфотех" к перфораторам многократного применения:1 - корпус заряда; 2 - ВВ; 3 - коническая облицовка; 4 - детонирующий шнур; 5 - корпус перфоратора; 6 - детали крепления заряда
Специальная упаковка с вакуумированием позволяет сохранить показатели пробития при длительном (до 2,5 лет) хранении и при суровых условиях транспортировки. Глубине пробития зарядов увеличена в 2-3 раза, исключено образование "песта", надежно срабатывают от детонирующих шнуров с линейной плотностью 17 г/пог. м и безопасны в обращении (табл. 3.1).
Заряд кумулятивный ЗПК105 относится к новому поколению зарядов с повышенной пробивной способностью, предназначен для корпусного перфоратора многократного применения ПК 105-7, имеет сниженное фугасное воздействие на корпус, сниженная вероятность застрелов корпуса перфоратора и уменьшенную массу ВВ при сохранении высокой пробивной способности.
Таблица 8. Характеристики кумулятивных зарядов
Тип заряда |
ВВес ВМ г |
Предельные условия |
Параметры пробития |
Использование в перфораторах |
|||
Температура, Со*с |
Давление, МПа |
Глубина, мм |
Диаметр, мм |
||||
ЗПК105С |
22 |
150 |
- |
680 |
10 |
ПК105С ПК105СМ ПК105-7 |
|
ЗПКО89С |
32 |
150 |
- |
720 |
13 |
ПКО89С ПКТ89С |
|
ЗПКО89С |
2 |
150 |
- |
660 |
11 |
ПКО89С ПКТ89СМ |
|
ЗПРК42С |
9 |
150 |
80 |
311 |
7 |
ПРК42С |
|
ЗПРК54С |
4 |
150 |
80 |
505 |
9 |
ПРК54С |
Возможен вариант исполнения зарядов на температуру 180°С
При работе в скважинах с высоким давлением и умеренной температурой используются заряды ЗПКО89Е, ЗПКО73Е и ЗПКО60Е термостойкостью 170 или 190°С, детонирующий шнур ДШТ-200 и взрывной патрон ПВПД-200.
Рис.9 Заряды перфоратора ПЛ70 и детонирующий шнур крепятся к металлической ленте
Для работы при температуре более 190 до 250°С используют заряды 3ПКО89Е-250, 3ПКО73Е-250 и ЗПКО60Е-250, детонирующий удлиненный заряд ДУЗТ-250 и взрывной патрон ЭДПВ-250. Перфораторы ПКОС89, ПКОС73 и ПКОС60, кумулятивные заряды ЗПКО89Е-250, ЗПКО73Е и ЗПКО60Е-250 изготовляют по спецзаказам.
Зарядный комплект ЗПК105С-7 предназначен для применения в перфораторе ПК105-7,.рассчитан на отстрел 500 зарядов, состоит из зарядов ЗПК105С и монтажных деталей для крепления заряда в корпусе перфоратора.
Рис. 10. Заряды ЗПКС100Н и ЗПКС80Н в разрезе. Черным цветом обозначено ВВ
Зарядный комплект ЗПК105СМ-02 применяется в перфораторах ПК105СМ-02, рассчитан на отстрел 500 зарядов, состоит из зарядов ЗПК105С, монтажных деталей, взрывпатрона в корпусе перфоратора и деталей для герметизации корпуса. Сферическая форма уплотнительной пробки и опорного диска позволили оптимизировать расстояние до первой преграды и исключить потери в глубине пробития канала. Зарядный комплект ПК105СМ применяется в перфораторе ПК105СМ.000, состоит из зарядов ЗПК105С, монтажных деталей крепления заряда, взрывпатрона в корпусе перфоратора и деталей для герметизации корпуса. Заряды, изготовляемые зарубежными фирмами можно разделить на три основные группы:
- Первую группу ("капсульные" заряды Capsule) составляют герметичные заряды с массой ВВ от 8 до 27 г.для бескорпусных перфораторов с поперечным габаритом от 41 до 64 мм для работ внутри НКТ.
- Вторая группа - негерметичные заряды с массой ВВ от 9 до 32 г для корпусных многоразовых перфораторов (с "окнами"- Ported), работающих внутри обсадной колонны и имеющие габариты 79-127 мм.
- Третью группу - самую многочисленную - составляют негерметичные заряды с массой ВВ от 1,8 до 13 г для корпусных одноразовых перфораторов для работ внутри НКТ, а для работ внутри обсадной колонны, масса ВВ зарядов - от 3 до 66,5 г.
Наиболее распространенным взрывчатым веществом является гексоген как самое дешевое, мощное с термостойкостью 160 °С при времени выдержки 2 ч и 130 °С с выдержкой 2 сут. Гексоген применяют в зарядах всех типов перфораторов. Реже используется более дорогой, но более термостойкий и более мощный октоген; его можно применять при температуре до 190 °С при времени выдержки 2 ч и до 160 °С с выдержкой 2 сут. Для сверхглубоких скважин за рубежом используются ГНС (при выдержке 2 ч до 260 °С и при 2 сут - до 230 °С) и пирин (соответственно до 290 и до 260 °С), которые существенно уступают по мощности и значительно дороже. Сравнительные данные о пробивной способности зарядов ряда международных фирм, собранные А.А. Державцем и Д.В. Часовским [12] приведены в таблице. В таблице видна зависимость глубины и диаметра пробития от количества ВВ. Максимальная глубина пробития достигнута зарядом PowerJet фирмы Schlumberger - 1374 мм при заряде ВВ 38.0 г. В России заряды такого класса пока не выпускаются.Расхождения в результатах объясняются также разными методами опробования.
- Введение
- Глава 1. Способы перфорации
- 1.1 Пулевая перфорация
- 1.2 Торпедная перфорация
- 1.3 Кумулятивная перфорация
- 1.3.1 Технические характеристики кумулятивных перфораторов
- 1.3.2 Кумулятивный заряд
- 1.4 Пескоструйная перфорация
- Глава 2. Описание и работа перфорационной системы
- 2.1 Техническое описание изделий
- 2.2 Состав перфорационной системы
- 2.3 Устройство перфорационной системы
- 1 Деятельность зао «Башвзрывтехнология»
- Файловые системы и структуры
- 56. Обстрачивание перфорационных отверстий на берцах
- 2)Разделение информационных систем по техническому уровню;
- 2.3 Работа с организационной документацией
- Перфорационная система snake bvt
- Первый механический компьютер
- Вопрос № 6 Перфорационные работы, виды перфораций