CN102069190A

CN102069190A - 特深穿透射孔弹药型罩的制备方法

Info

Publication number: CN102069190A
Application number: CN 201110022721
Authority: CN
Inventors: 罗宏伟; 郭鹏; 付代轩; 赵世华; 谢湛; 李云; 涂良; 余讯; 杨清勇; 杜明章
Original assignee: CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2031-01-20
Also published as: CN102069190B

Abstract

一种特深穿透射孔弹药型罩的制备方法，涉及射孔弹药型罩的设计制造技术领域，包括金属粉末预处理、金属粉末混合、混合粉末造粒、药型罩罩坯压制、脱除罩坯中的有机粘结剂、药型罩罩坯烧结六个步骤，本发明采用多形状和多角度药型罩的设计，提供了一种特深穿透射孔弹药型罩的制备方法，解决了在制作上易造成密度分布不均匀，和多种金属材料混合的粉末，模压中易产生分层的问题，具有装药腔分布合理、有利于提高金属射流的侵彻能力的特点。

Description

特深穿透射孔弹药型罩的制备方法

技术领域：一种特深穿透射孔弹药型罩的制备方法，用于石油天然气开采过程中的射孔施工作业，涉及油气井射孔弹的药型罩的设计制作技术领域。

背景技术：为最大程度地发挥射孔弹的穿孔效能，提高射孔弹的穿孔深度，研究人员对提高射孔弹穿孔性能的技术途径开展了深入研究，特别是在药型罩的爆炸聚能作用方面，研究越来越深入，通过研究和实验，研究人员认识到：药型罩材料是聚能效应能量的载体，其性能将直接影响射流质量的优劣，例如射流的密度、射流的速度和连续射流的长度等都会直接影响射孔的质量；为了使药型罩的破碎性好、侵彻力强、渗透率高，就需要制作药型罩的材料密度高、声速大、延展性好，以便使射流在侵彻之前能充分拉长，从而提高射孔弹穿深的性能；在射孔弹的形状方面，目前，应用于石油射孔弹药型罩的结构主要有圆锥形、抛物线形、球形、喇叭线、截锥形等结构形状；在材料方面，目前，选用的材料包括铜、钨、钼、铋、铅、镍金属粉末中的一种或几种金属粉末的混合，在制作方面，目前，制作方法主要采用粉末冶金模压成型的方式。

由于药型罩具有壁薄，大高径比等特殊外形，因此，制作方面，采用粉末冶金模压法制备的药型罩的密度分布呈顶部和口部密度大、中间部分密度小，造成密度分布不均匀；在材料方面，采用多种金属材料混合的粉末，由于粉末的比重、颗粒度、硬度等物理性质不同，在常规模压过程中容易产生分层的现象，也导致药型罩密度分布不均匀，这些缺点都会使生产的石油射孔弹的穿孔深度下降。

发明内容：本发明针对现有技术的不足，采用多形状和多角度药型罩的制作方法，提供了一种特深穿透射孔弹药型罩的制备方法。

本发明是这样实现的：本发明包括以下六个步骤：

第一步金属粉末预处理步骤1：将选好的金属粉末原材料在200℃～250℃温度范围内进行退火处理；

第二步金属粉末混合步骤2：将退火处里完毕的金属粉末按设计的比例在圆锥形混料器中进行混合，额定机器转速为300～350转/小时，混合时间为5～7小时；

第三步混合粉末造粒步骤3：在已混合好的金属粉末中添加0.2％～0.5％的有机粘结剂，然后在造粒设备中将混合粉末进行造粒，造粒完成后，等到干燥后进行筛分，形成造粒粉，筛分的筛子目数为20-15目；

第四步药型罩罩坯压制步骤4：将已制备好的造粒粉在钢模中，用压力机压制成药型罩罩坯，压力机的压力为20-25MPa；

第五步脱除罩坯中的有机粘结剂步骤5：将压好的药型罩罩坯中的有机粘结剂在400℃～450℃的温度下从罩坯中出，在本步骤的过程中要采用氮气全程作为保护气氛；

第六步药型罩罩坯烧结步骤6：将制好的药型罩罩坯放置在真空烧结炉中，升温到额定800℃～900℃的温度，保温1-2小时，然后降温至常温后，从烧结炉中取出，形成药型罩成品；

所述第三步骤中添加的有机粘结剂是由聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚醚、聚乙烯醇、石蜡、硬酯酸锌七种高级醇按照相同的比例组合成0.2％～0.5％的有机粘接剂，也可以任选其中的几种按照相同比例组合成0.2％～0.5％的有机粘接剂，或者只用其中的任意一种形成0.2％～0.5％的有机粘接剂。

所述第六步药型罩罩坯烧结步骤的过程，目的是使混合粉末中的组元在高温下再结晶，恢复组元塑性，并消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构；

由本发明制备的射孔弹药型罩分为罩顶7、外壁面15和内壁面11三个部分，罩顶7为圆弧型状；外壁面14分为上圆锥面12、下圆锥面15和中间圆弧面13三个部分，上、下两部分的圆锥面均与间部分的圆弧面光滑连接；内壁面10的上部为上圆锥面8，下部为指数方程确定的曲面结构11，中间部分为圆弧面9，上下两个部分光滑连接。

本发明的优点和有益效果：本发明制备的药型罩结构与匹配的金属弹壳内壁面曲线结构，能使炸药在装药腔内的分布更合理，在爆轰波的作用下，能将金属射流拉得更长，有利于提高金属射流的侵彻能力，采用本发明制备的药型罩配置的射孔弹，经检测，在API标准混凝土靶上的穿孔深度达到1433mm以上，采用

射孔枪在API标准混凝土靶上的平均穿深较国内同类型射孔弹产品穿孔深度提高了60％以上，采用

射孔枪在API标准混凝土靶上的平均穿深较国内同类型射孔弹平均穿孔深度提高了79％。

附图说明：

图1为本发明的制备流程框图；

图2为本发明制备的药型罩结构示意图；

具体实施方式：下面结合附图给出本发明的实施例。

实施例1：

本发明所述的药型罩制备方法包括金属粉末预处理1、金属粉末混合2、混合粉末造粒3、药型罩罩坯压制4、脱除罩坯中的有机粘结剂5、药型罩罩坯烧结6六个步骤：

第一步：金属粉末预处理1：将粉末原材料在200℃～250℃温度范围内进行退火处理，去除粉末表面氧化层，降低碳和其它杂质含量并消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构；

第二步：金属粉末混合2：将退火处里完毕的金属粉末按设计的比例在圆锥形混料器中进行混合，额定机器转速为300～350转/小时，混合时间为5～7小时；

第三步：金属粉末造粒3：步骤是在将已混合好的金属粉末中添加0.2％～0.5％的有机粘结剂，在造粒设备中将混合粉末进行造粒，形成造粒的复合金属末粉；添加的有机粘结剂是由聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚醚、聚乙烯醇、石蜡、硬酯酸锌七种高级醇按照相同的比例组合成0.2％～0.5％的有机粘接剂，也可以任选其中的几种按照相同比例组合成0.2％～0.5％的有机粘接剂，或者只用其中的任意一种形成0.2％～0.5％的有机粘接剂；

第四步：药型罩罩坯压制4：本步骤是将已制备好的复合金属粉末在钢模中，用压力机在20-25Mpa下压制成药型罩罩坯；

第五步：脱除罩坯中的有机粘结剂5：本步骤是将药型罩罩坯中的有机粘剂在400℃～450℃高温下从罩坯中排出，在加温过程中要采用氮气作保护气氛；

第六步：药型罩罩坯烧结6：本步骤是将药型罩罩坯放置在真空烧结炉中，升温到800℃～900℃的温度，使混合粉末中的组元在该温度下再结晶，恢复组元塑性，并消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构。保温1-2小时后，降至常温，再从真空烧结炉中取出。

经过上述六个步骤就完成了药型罩成品的制备，获得了药型罩产品。

实施例2：

由本发明制备的药型罩包括罩顶7、外壁面11和内壁面10三个部分，罩顶7为圆弧型状；外壁面14分为上、中、下三段，其中，上圆锥面12和下圆锥面15均为圆锥面结构，上圆锥面12的角度在42°～55°之间，下圆锥面15的角度在45°～60°之间，中间段为圆弧面13，上、下两部分的圆锥面12和和15与中间段的圆弧面结构13光滑连接；内壁面10也分为上中下三段，上段为圆锥面8，上段圆锥面8的角度比外壁面的上圆锥面12的角度小0°～3°，下段为指数方程确定的曲面结构11，中段为圆弧面9，上、中、下三段为无接点光滑连接；制造时，先按照设计要求制造模具，在压制机上安装符合药型罩设计要求形状和角度的模具，装好模具后，然后按照上述制备方法的步骤进行压制；压制的药型罩的罩7、外壁面14和内壁面10应符合要求的形状和角度，然后进行检验，将合格的药型罩送到射孔弹压装工序，再将已称量准确的散粒高能炸药倒入金属弹壳内，再使用压弹设备将药型罩压入金属弹壳内就完成了射孔弹的制造。

实施例3：

将制造好的本发明进行现场应用；某井珍珠冲层曾采用常规深穿透射孔弹进行射孔作业，当射孔后未能加入酸，作业效果不理想；在该井相同的层位采用本实用型新进行再次射孔作业，将本发明安装在外径Φ76mm的弹架上，用压丝将导爆索固定在射孔弹尾部，安装完毕后，将射孔弹及弹架装入外径为Φ127mm的射孔枪内，并装上枪头、枪层，组装成射孔器；再用油管将射孔器送入井内并定位在该层进行射孔作业，井口加压到额定值，起爆装置起爆并将导爆索引爆，由导爆索起爆本发明，本发明爆炸后，形成的金属射流依次穿过射孔枪、套管、固井水泥环并进入岩层，最终在套管、水泥环、岩层中形成穿孔孔道；射孔后立即进行压裂酸化作业，共向地层中注入酸143.8m³，射孔后，用D50.8mm流量计9mm孔板经液器分离器测产，得日产天然气4.070×10⁴m³/d，增产效果明显。

Claims

1.一种特深穿透射孔弹药型罩的制备方法，包括六个步骤，其特征在于：

第一步金属粉末预处理步骤：将选好的金属粉末原材料在200℃～250℃温度范围内进行退火处理；

第二步金属粉末混合步骤：将退火处里完毕的金属粉末按设计的比例在圆锥形混料器中进行混合，额定机器转速为300～350转/小时，混合时间为5～7小时；

第三步混合粉术造粒步骤：在已混合好的金属粉末中添加0.2％～0.5％的有机粘结剂，然后在造粒设备中将混合粉未进行造粒，造粒完成后，等到十燥后进行筛分，形成造粒粉，筛分的筛子目数为20-45目；

第四步药型罩罩坯压制步骤：将已制备好的造粒粉在钢模中，用压力机压制成药型罩罩坯，压力机的压力为20-25MPa；

第五步脱除罩坯中的有机粘结剂步骤：将压好的药型罩罩坯中的有机粘结剂在400℃～450℃的温度下从罩坯中排出，在本步骤的过程中要采用氮气全程作为保护气氛；

第六步药型罩罩坯烧结步骤：将制好的药型罩罩坯放置在直空烧结炉中，升温到额定800℃～900℃的温度，保温1-2小时，然后降温至常温后，从烧结炉中取出，形成药型罩成品；

2.根据权利要求1所述的特深穿透射孔弹药型罩的制备方法，其特征在于：所述第三步骤中添加的有机粘结剂是由聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚醚、聚乙烯醇、石蜡、硬酯酸锌七种高级醇按照相同的比例组合成0.2％～0.5％的有机粘接剂，也可以任选其中的几种按照相同比例组合成0.2％～0.5％的有机粘接剂，或者只用其中的任意一种形成0.2％～0.5％的有机粘接剂。