專利名稱：一種連續(xù)多向聚能射孔彈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工程射孔器的制備技術(shù)，特別涉及到油氣井射孔彈制作技術(shù)。
背景技術(shù)：
油氣井射孔是石油勘探和開發(fā)的一項關(guān)鍵技術(shù)。射孔技術(shù)工藝的完善程度直接影 響到油氣井預(yù)期的產(chǎn)能和油氣層的保護。隨著石油勘探和開發(fā)工作的不斷深入發(fā)展，特別 是海洋油氣資源的開發(fā)，要求勘探與開采的目的層位不斷加深，開采效率不斷提高，要達(dá)到 這一效果，射孔彈的射孔質(zhì)量就顯得尤為重要。國外早在二十世紀(jì)六十年就就開始研制大孔徑射孔彈，并很快在油田得到應(yīng)用。 經(jīng)過四十余年的發(fā)展，已形成系列產(chǎn)品，其品種、性能和配套基本上能滿足油田射孔完井的 技術(shù)要求。以美國哈里佰頓公司射流研究中心(JRC)為例，其大孔徑射孔彈單發(fā)裝藥量從 十幾克到六十幾克，射孔后套管孔徑從18毫米到30毫米，并且可以實現(xiàn)高孔密射孔，常用 孔密為每米40孔，對高孔密條件下的彈間干擾問題有了較為深入的研究，并且射孔彈的研 制已經(jīng)完全實現(xiàn)了計算機數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計，建立起了十幾種材料狀態(tài)方程和本構(gòu)關(guān)系的 專用數(shù)據(jù)庫。目前，國內(nèi)的射孔器也已形成了品種齊全、質(zhì)量穩(wěn)定的一種局面，不但滿足了國內(nèi) 市場的需求，而且有些產(chǎn)品還遠(yuǎn)銷國外，在競爭激烈的國際市場有了一席之地。我國已開發(fā) 出常溫、高溫、超高溫的深穿透系列、大孔徑系列和高孔密系列聚能射孔器。大慶射孔彈廠、 遼河雙龍、四川射孔彈廠等已經(jīng)研制成功了地面混凝土靶穿深超過Im的“一米彈”;大孔徑 射孔器的穿孔孔徑已超過26mm ；114槍和127槍的孔密達(dá)40孔/m ；超高壓射孔器耐壓可達(dá) 175MPa。過油管深穿透系列產(chǎn)品解決了原過油管射孔穿深淺、對套管破壞大等缺陷。并且 開發(fā)了過油管張開式射孔槍，它在通過油管后射孔彈可旋轉(zhuǎn)張開，閉合直徑有45mm和51mm 兩種規(guī)格，分別裝89彈和102彈。在工程射孔器方面，有系列油套管沖孔彈及系列切割彈、 系列橋塞工具和橋塞等。射孔器在應(yīng)用方面也見到了很好的效果。例如“一米彈”在各大 油田，特別是在“三低”油田應(yīng)用中取得了很好的效果，在塔里木的輪南油田侏羅系首次獲 得工業(yè)性油氣流。大孔徑射孔彈在聚驅(qū)注入井和稠油井使用中取得了良好效果。國內(nèi)射孔 器目前正向低傷害、無杵堵、深穿透、多元化、系列化方面發(fā)展。雖然現(xiàn)有的射孔彈已呈現(xiàn)系列化、產(chǎn)品多樣化，產(chǎn)品種類較多，但現(xiàn)有技術(shù)中的射 孔彈仍然存在以下問題由于受井筒空間限制，其裝藥量小、炸高低。一般情況下，炸高小于 藥型罩開口尺寸，有時僅為藥型罩開口尺寸的1/3左右。這導(dǎo)致了在射流未能充分拉伸的 狀態(tài)下，射流頭部已經(jīng)觸靶，射流將在破靶的同時繼續(xù)拉伸。這也造成了穿深低，孔徑小等 一系列問題。而且，目前現(xiàn)有的射孔彈的設(shè)計通常以單用途為主在保證大孔徑的同時不能 滿足高穿深；在保證高穿深的同時不能滿足大孔徑的要求，在保證高孔密的同時不能滿足 大孔徑及高穿深的要求等等。如何能使射孔彈同時實現(xiàn)高孔密、高穿深及大孔徑，這是至今 尚未解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高孔密、方便實現(xiàn)槍彈一體 化的連續(xù)多向聚能射孔彈，具有大孔徑、高穿深的優(yōu)點。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實現(xiàn)本發(fā)明的連續(xù)多向聚能射孔彈，包括彈殼、炸藥、藥型罩和引爆裝置，其特征在于， 所述彈殼是圓柱體，或在圓柱體的外周面上均勻分布有兩個或兩個以上平面；當(dāng)彈殼是圓 柱體，在圓柱體兩端面上分別設(shè)有錐頂相向、軸線與圓柱體軸線重合的近圓錐形彈藥室，在 兩個近圓錐形彈藥室的錐頂間還設(shè)有安裝引爆裝置的導(dǎo)爆孔，該導(dǎo)爆孔的軸線與近圓錐形 彈藥室軸線垂直相交，每個近圓錐形彈藥室的錐頂與引爆孔貫通；當(dāng)彈殼是圓柱體的外周 面上均勻分布有兩個或兩個以上平面時，每個平面上分別設(shè)有一個或一個以上錐頂指向圓 柱體軸線的近圓錐形彈藥室，安裝引爆裝置的導(dǎo)爆孔設(shè)置在圓柱端面上，其軸線與圓柱體 軸線重合，每個近圓錐形彈藥室的錐頂與引爆孔連通；在上述的每個近圓錐形彈藥室內(nèi)沿 圓錐面安裝有炸藥層，各處的藥層厚度相同或相近；在每個近圓錐形彈藥室的藥面上壓合 有單錐形藥型罩或雙錐形藥型罩，炸藥層厚度與藥型罩高度的比大于等于0. 15，小于等于 1，藥型罩厚度在3mm以內(nèi)，藥型罩高度+炸藥層厚度=彈藥室高度。所述雙錐形藥型罩即下邊為圓臺、上邊為圓錐形的組合形藥型罩，上圓錐的錐頂 角為30° -90°，下圓臺的錐頂角大于上圓錐的錐頂角、小于180°。為了取得好的爆轟效 果，本發(fā)明給出的最佳值是上圓錐的錐頂角為41° -55°，下圓臺的錐頂角為120° -130所述近圓錐形彈藥室是指圓錐形，或圓臺和圓錐形的組合，或圓柱形、圓臺和圓 錐形的組合；所述安裝在彈藥室內(nèi)的炸藥是現(xiàn)有射孔彈常用炸藥，如普通射孔彈炸藥由 RDX97. 5%和2. 5%添加劑混合而成的聚黑16炸藥(耐熱不超過180°C、2小時)，由RDX98% 和2%炸藥添加劑混合而成的SH-931炸藥(耐熱不超過180°C、2小時)等；高溫射孔彈炸 藥由HMX95%和5%添加劑混合而成的聚奧-6炸藥(可耐熱220°C、2小時)等；超高溫 射孔彈炸藥由PYX95%和5%添加劑混合而成的聚皮-1炸藥(可耐熱250°C、4小時)， HNS96%和4%添加劑混合而成的聚芪-1炸藥(可耐熱250°C、4小時)等。在實際制作連續(xù)多向聚能射孔彈時，先根據(jù)使用需要確定所需炸藥量，然后根據(jù) 炸藥量和使用場所的情況，選擇使用合適的連續(xù)多向聚能射孔彈的具體形式，例如是雙向 的、四向的或其它多向的形式，最后再決定每個近圓錐形彈藥室的大小、炸藥層厚度與藥型 罩高度等。所述彈殼的材質(zhì)可為鋼材、鐵基粉末冶金或其他的金屬材料，藥型罩可采用金屬 粉末一次壓制成型，或其它金屬材料壓制成型。本發(fā)明的連續(xù)多向聚能射孔彈，彈藥室對稱分布，結(jié)構(gòu)合理，基本上無彈間干擾現(xiàn) 象。由于每一發(fā)射孔彈可以連續(xù)形成雙向(兩個彈藥室)或多向(多個彈藥室)聚能射 流，大大提高了射孔密度；多個射孔彈共同利用中間區(qū)域的炸藥，炸藥爆轟波經(jīng)彈殼反射后 應(yīng)力加強，爆轟波同時作用于多個藥型罩，提高了炸藥的利用效率，相對地減少了裝藥量， 節(jié)約了制作成本。本發(fā)明的射孔彈炸藥柱能量利用效率高，按本發(fā)明的炸藥柱起爆后的爆轟波對射 流的形成具有積極效果。實驗證明，使用不同的藥型罩，其效果也不完全相同。如果使用現(xiàn) 有技術(shù)中普通的單錐形藥型罩，在同樣的裝藥量條件下與國內(nèi)其他射孔彈相比，射流穿靶 深度有明顯的提高，孔徑也有所增大；如果使用現(xiàn)有技術(shù)中的雙錐藥型罩，該藥型罩結(jié)合了聚能射流與爆炸成型彈丸技術(shù)，特別是選用上圓錐的錐頂角為41° -55°、下圓臺的錐頂 角為120° -130°的雙錐藥型罩，效果非常好。這是因為，小錐角藥型罩在爆轟波作用下能 形成高速聚能射流，大錐角藥型罩能形成翻轉(zhuǎn)彈丸，聚能射流低炸高、大穿深以及爆炸成型 彈丸穿孔孔徑大、均勻、后效和氣動性好，從而使該射孔彈具有高穿深和大孔徑等優(yōu)點。下面通過實施例和附圖作進一步描述。


圖1為一種雙向聚能射孔彈的實施例結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖l_a為整體結(jié)構(gòu)示意圖， 圖l_b中采用了全剖視，圖1-c是l_b的俯視圖，圖l-b、l_c中省去了導(dǎo)爆索的表達(dá)。圖2為一種四向(4個彈藥室)聚能射孔彈的實施例結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2-a中采 用了全剖視，圖2-b是2-a的俯視圖，圖中省去了導(dǎo)爆索的表達(dá)。圖3為一種四向(8個彈藥室)聚能射孔彈的實施例結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖3-a中采 用了全剖視，圖3-b是3-a的俯視圖，圖中省去了導(dǎo)爆索的表達(dá)。圖4為一種四向(N個彈藥室)聚能射孔彈的實施例結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖4-a中采 用了全剖視，圖4-b是4-a的俯視圖，圖中省去了導(dǎo)爆索的表達(dá)。
具體實施例方式實施例1雙向聚能射孔彈參見附圖1，在直徑70mm、高110mm的圓柱體彈殼6(45號鋼)的兩個端面上分別 加工有兩個錐頂相向的近圓錐形彈藥室1，其軸線和圓柱體軸線相同，彈藥室的整體形狀可 看做是圓柱孔、圓臺孔和圓錐形孔的組合，圓柱孔的直徑為50mm，在兩個近圓錐形彈藥室的 錐頂間還設(shè)有安裝引爆裝置的導(dǎo)爆孔2，其孔徑5mm，該導(dǎo)爆孔的軸線與近圓錐形彈藥室軸 線垂直相交，每個近圓錐形彈藥室的錐頂與導(dǎo)爆孔貫通。在此導(dǎo)爆孔中安裝有導(dǎo)爆索3，導(dǎo) 爆索一端從導(dǎo)爆孔伸出與雷管連接。在彈藥室1內(nèi)裝有炸藥4，該炸藥為100克混合炸藥 (RDX80%, TNT20% )。在藥面上緊密壓合與彈藥室形狀相似的雙錐形藥型罩5 (頂角分別 為52°、128° )，藥型罩高度是34mm，厚度1.7mm，材料為紫銅。對以上實施例進行實際應(yīng) 用試驗使用45#鋼靶，在導(dǎo)爆索頂端裝上普通的非電雷管后引爆。在炸高5cm條件下，穿 孔深度約70mm，穿孔直徑約17mm。實施例2四向(四個彈藥室)聚能射孔彈參見附圖2 (圖中未表達(dá)導(dǎo)爆索)，在直徑為100mm、高為70mm的45號鋼圓柱體的 外圓周面上加工四個均勻分布的矩形平面，每個矩形平面均與圓柱體軸線平行，兩者距離 為43. 3mm。在四個矩形平面上分別加工一個底面直徑為50mm的圓錐孔作為彈藥室，其軸線 分別在四個矩形平面的中心，錐頂在圓柱體軸線處，則四個圓錐孔的軸線在同一平面上，兩 兩錐頂相向。用于安裝引爆裝置的導(dǎo)爆孔設(shè)置在圓柱端面上，其軸線與圓柱體軸線重合，直 徑為5mm。四個彈藥室內(nèi)總共裝100克混合炸藥(RDX80%、TNT20% )，在藥面上緊密壓合 與彈藥室形狀相似的雙錐形藥型罩5 (頂角分別為45°、120° )藥型罩厚度1.5mm，直接由 銅基粉末壓制形成。對以上實施例進行實際應(yīng)用試驗
使用45#鋼靶，在導(dǎo)爆索頂端裝上普通的非電導(dǎo)爆雷管后引爆。在炸高2cm條件 下，穿孔深度45mm，穿孔直徑約35mm。在實際使用中，可以根據(jù)需要在鋼圓柱體的外圓周面上加工成N個均勻分布的矩 形平面，并分別加工一個彈藥室，則可使相同長度上孔密增加。實施例3四向(八個彈藥室)聚能射孔彈參見附圖3，本實施例與實施例2相似，區(qū)別的是在每個矩形平面上加工有兩個近 圓錐體彈藥孔，上下分布，即8個彈藥孔分為上下兩層，每層4個，兩層彈藥孔共用一個安裝 引爆裝置的導(dǎo)爆孔。在藥面上緊密壓合與彈藥室形狀相近的單錐形藥型罩7。相比實施例 2，這種實施例使同一射孔彈射孔數(shù)量增加一倍。在實際使用中，可以根據(jù)使用需要在每個矩形平面上加工n個上下分布的彈藥 孔，則射孔彈的彈藥孔數(shù)N = 4n，該射孔彈進一步增大了射孔密度，如附圖4所示。
權(quán)利要求
一種連續(xù)多向聚能射孔彈，包括彈殼、炸藥、藥型罩和引爆裝置，其特征在于，所述彈殼是圓柱體，或在圓柱體的外周面上均勻分布有兩個或兩個以上平面；當(dāng)彈殼是圓柱體，在圓柱體兩端面上分別設(shè)有錐頂相向、軸線與圓柱體軸線重合的近圓錐形彈藥室，在兩個近圓錐形彈藥室的錐頂間還設(shè)有安裝引爆裝置的導(dǎo)爆孔，該導(dǎo)爆孔的軸線與近圓錐形彈藥室軸線垂直相交，每個近圓錐形彈藥室的錐頂與引爆孔貫通；當(dāng)彈殼是圓柱體的外周面上均勻分布有兩個或兩個以上平面時，每個平面上分別設(shè)有一個或一個以上錐頂指向圓柱體軸線的近圓錐形彈藥室，安裝引爆裝置的導(dǎo)爆孔設(shè)置在圓柱端面上，其軸線與圓柱體軸線重合，每個近圓錐形彈藥室的錐頂與引爆孔連通；在上述的每個近圓錐形彈藥室內(nèi)沿圓錐面安裝有炸藥層，各處的藥層厚度相同或相近；在每個近圓錐形彈藥室的藥面上壓合有單錐形藥型罩或雙錐形藥型罩，炸藥層厚度與藥型罩高度的比大于等于0.15，小于等于1，藥型罩厚度在3mm以內(nèi)，藥型罩高度+炸藥層厚度＝彈藥室高度。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)多向聚能射孔彈，其特征在于，所述雙錐形藥型罩的上圓 錐的錐頂角為41° -55°，下圓臺的錐頂角為120° -130°。
全文摘要
本發(fā)明涉及工程射孔器，特別涉及油氣井射孔彈制作。該射孔彈包括彈殼、炸藥、藥型罩和引爆裝置，彈殼是圓柱體或在圓柱體的外周面上均勻分布有兩個或兩個以上平面；是圓柱體時，在其兩端面上分設(shè)有錐頂相向、軸線與圓柱體軸線重合的近圓錐形彈藥室，錐頂間設(shè)導(dǎo)爆孔，其軸線與彈藥室軸線垂直相交，彈藥室錐頂與引爆孔貫通；當(dāng)彈殼是圓柱體外周面上均勻分布有兩個或兩個以上平面時，每個平面上分別設(shè)有近圓錐形彈藥室，導(dǎo)爆孔設(shè)置在圓柱端面上，其軸線與圓柱體軸線重合；在彈殼與藥型罩之間的彈藥室內(nèi)有炸藥層，藥面上壓合有單錐形或雙錐形藥型罩。本發(fā)明彈藥室對稱分布，結(jié)構(gòu)合理，連續(xù)形成雙向或多向聚能射流，多個射孔彈共用中間區(qū)域的炸藥，提高了炸藥利用效率。
文檔編號E21B43/119GK101832123SQ20101018243
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者李磊, 沈兆武, 馬宏昊 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)