CN102947666B - 高密度粉末材料衬管 - Google Patents

Abstract

提供一种用于由粉末材料来形成爆炸射孔弹衬管的模具组。该模具组包括限定有盆腔的模块和被成形以与盆腔相互作用的凸模。模块和凸模被构造为从盆腔的中心轴线排除粉末材料。

Description

高密度粉末材料衬管

背景技术

通过从地面钻探出穿过多种生产地层和非生产地层的井眼可产出烃。井眼可基本上竖直地钻探，或可以是并非竖直而是与地面进入点有一定量水平位移的偏井。在一些情况下，可钻探多分支水平井，其包括多个偏离主井眼钻探出来的井眼，每个井眼可被称为侧井眼。侧井眼的多个部分可基本上平行于地面。在一些地区，井眼可能非常深，例如从地面延伸超过10,000英尺。

在开始钻探后，在井眼上可执行许多维护操作。井眼中在两个侧井眼的相交处和/或侧井眼与主井眼的相交处可设置有侧联结点。套管柱可被设定并以水泥灌注在井眼中。尾管可悬置于套筒柱中。可通过发射射孔枪或射孔工具来对套筒柱进行射孔。可设定封隔器，而且最接近井眼的地层可通过液压方式被压裂。插塞可设定在井眼中。

射孔工具可包括有爆炸射孔弹（explosive charge），爆炸射孔弹被引爆以点燃射孔工具、对套管（如果存在）进行射孔并在最接近井眼的地层中生成射孔和/或隧道。期望的是，在地层中生成的隧道深并且尽可能地没有碎屑，以促进流体流入或流出地层。碎屑可包括从地层释放的或通过射孔产生的细粒，和/或来自射孔工具的残留物，例如射孔工具的被射孔弹吹散的金属碎片。

发明内容

在一实施例中，公开了一种用于由粉末材料来形成射孔弹衬管的模具组。模具组包括限定有盆腔（basin，盆状部）的模块和被成形以与盆腔相互作用的凸模。模块和凸模被构造为从盆腔的中心轴线排除粉末材料。

在一实施例中，公开了一种制造爆炸射孔弹衬管的方法。该方法包括：将粉末材料引入由模块限定的盆腔内，其中，凸模被成形以与盆腔相互作用，从而从盆腔的中心部排除粉末材料；以及将凸模压入盆腔中的粉末材料内以形成爆炸射孔弹衬管。

在一实施例中，公开了一种装置。该装置包括深穿透爆炸射孔弹衬管，其由以压坯强度被保持在一起的粉末材料形成，在衬管的窄端有孔。

结合附图和权利要求，根据以下详细描述将更清楚地理解这些和其它特征。

附图说明

为了对更完整理解本发明，现在请参考以下与附图（附图中相同的附图标记表示相同的零件）有关的简要描述和详细描述。

图1是根据本发明的实施例的井眼、运输装置和射孔工具的示意图。

图2是根据本发明的实施例的射孔工具的示意图。

图3是根据本发明的实施例的成型爆炸射孔弹（shaped explosive charge）组件的示意图。

图4是根据本发明的实施例的穿透地层的爆炸射流的示意图。

图5是根据本发明的实施例的成型射孔弹衬管的示意图。

图6是根据本发明的实施例的另一成型射孔弹衬管的示意图。

图7是根据本发明的实施例的模具组的示意图。

图8是根据本发明的实施例的另一模具组的示意图。

图9是根据本发明的实施例的方法的流程图。

具体实施方式

首先应理解，尽管以下示出一个或多个实施例的示意性实施方式，但是本发明的系统和方法可使用任何数量的技术手段来实施，不管它们是当前公知的或已存在的。本发明无论如何都不应局限于以下说明的示意性实施方式、附图和技术手段，而是可在随附权利要求书及其等同方案的完整范围内进行更改。

除非另外说明，否则对任何描述元件之间的相互作用的术语“联结”的使用均不意味着将相互作用限制于元件之间直接的相互作用，而是还可包括所描述的元件之间间接的相互作用。在以下的说明书和权利要求书中，术语“包括”和“包含”是以开放性的方式来使用的，因此应被解释为意味着“包括，但不限于”。关于上或下，为了描述的目的，不管井眼的方向如何，都将利用“上”、“上部”、“向上”或“上游”来表示朝向井眼的地面的意思，并利用“下”、“下部”、“向下”或“下游”来表示朝向井的终端的意思。本文所使用的术语“带（zone）”或“产层带（pay zone）”指的是井眼中的指定用于处理或生产的单独的部分，并可指整个产烃地层或单一地层的单独部分（例如相同地层中被水平地和/或竖直地间隔开的部分）。对本领域技术人员而言，一旦阅读以下对本发明的详细描述并通过参照附图，借助本公开的内容，上述的各种特性以及其它的特征和以下更详细描述的特性就将变得显而易见了。

在射孔事件期间，用于射孔工具中的成型射孔弹的衬管可塌陷，并在地层中发展出生成隧道的高速射流。这种衬管可称为成型射孔弹衬管。可期望的是，成型射孔弹衬管的至少一部分包括在这种高速射流中出现的高密度材料。因此被传递到高密度材料的能量能够更有效地被集中，从而有利于产生更深的隧道。已经观察到，衬管的一些部分（例如衬管的位于衬管顶点区中的那一部分）可拖曳在射流的前边缘之后，因此可对地层中生成隧道小有贡献。这些部分可称为杵体（slug）。杵体会使隧道的条件恶化，例如至少部分地阻塞和/或堵塞隧道。在一些情况下，为产生更深隧道而设计的成型射孔弹衬管可被称为深穿透（DP）衬管。

成型射孔弹衬管可通过利用凸模在模块中将粉末材料挤压成期望的形状来形成；举例来说，粉末材料可包括一种或多种金属粉末，并且可包括粉状石墨的掺杂物。通过以凸模与模块之间每平方英寸40,000磅（PSI）的力或更大的力来压缩粉末材料颗粒的压坯强度，由粉末材料形成的衬管被保持在一起。粉末材料形成的成型射孔弹衬管可响应于成型爆炸射孔弹的引爆能量而更完全地破碎，因此杵体部可在射孔隧道中产生较少阻塞效果。例如，衬管可通过将测定量的粉末材料浇注到模块中具有向上开口的圆锥的形式的凹部内来形成。模块中的这个凹部可被称为盆腔。

在粉末材料浇注到模块所形成的盆腔内之后，凸模（其被成形为与模块相互作用）被伸入盆腔内。在实施例中，凸模具有类似地与盆腔配合的表面。例如当期望的是锥形的射孔弹衬管壁时，凸模的表面可不与盆腔面对面地匹配。另外，凸模或盆腔之一的表面可具有不同纹理，例如一个表面可被抛光或是光滑的，而另一表面则可是粗糙的或有圆周上的突起。可选地，凸模的表面可与盆腔面对面地匹配。随着凸模伸入盆腔内，其将一些粉末材料推到一边，而将一些粉末材料向上移置到盆腔的侧部。

在一实施例中，模块可在介于约4PRM与600RPM之间的转速旋转，旋转可有助于在模块内移置并均匀地分布粉末材料。随着凸模伸入盆腔内，凸模开始在模块所限定出的盆腔与凸模的表面之间压缩粉末材料。模块可响应于遇到将粉末材料压缩到模块内的阻力而停止旋转。在一些情况下，在模块的圆锥形盆腔的顶点，凸模将全部的力传递到粉末材料上，因此在顶点的粉末材料被压缩到100%的设计密度，而小于全部力的力则沿模块的侧部被分布到粉末材料上，因此沿模块的侧部将粉末材料压缩到小于100%的设计密度。沿盆腔的侧部的粉末材料例如可能仅被压缩到50%的设计密度、60%的设计密度、80%的设计密度或某个其它比值的设计密度。因为密度较大的材料与较深的射流穿透力相关联，所以导致成型射孔弹衬管的侧部的较小密度被认为会削弱成型射孔弹衬管在穿透地层方面的效力。一种期望的结果可以是提供一种由粉末材料形成的成型射孔弹衬管，其沿衬管的侧部具有提高的密度。在其它实施例中，期望的是用于制造这种改善的成型射孔弹衬管的工具和方法。

在一实施例中，粉末材料从模块的盆腔的中心区被排除，因此当凸模在模块的盆腔中压缩粉末材料时，因为中心区排除了粉末材料，所以盆腔的顶点没有粉末材料，从而以另一种方式减小了所施加的用以沿模块的盆腔的侧部压缩粉末材料的力的分散。因此，可利用更大的力来压缩沿模块的盆腔的侧部的粉末材料，因此在更可能增强射流的穿透力的区域中达到更大密度。由这种模块和凸模形成的成型射孔弹衬管在衬管的顶点区中限定出洞或孔，而在一些情况下，衬管可被说成限定了直边漏斗形状或截头锥形，其中，洞被限定在漏斗形状的窄端。在一实施例中，在压实之后的单独工序中，插塞可被单独地形成（可由低密度材料形成），并装配到处于衬管的窄端的洞内。通过从模块的盆腔向上延伸到位于凸模的轴线上的洞或孔内的销，或通过从凸模向下延伸到位于模块的轴线上的盆腔中的洞或孔内的销，模块和凸模可从模块的顶点排除粉末材料。

现在转到图1，其示出了井眼维护系统10。系统10包括维护钻机16，维护钻机16在井眼12上延伸并围绕井眼12；为了回收烃、储藏烃、处理二氧化碳、或类似的目的，井眼12穿透地层14。可使用任何合适的钻探技术在地层14内钻出井眼12。虽然图1示出为从地面竖直地延伸，但是在一些实施例中，在井眼12的至少一些部分处，井眼12可偏离、水平和/或弯曲。井眼12可以是加套管的井、裸眼、包含油管，并可通常包括在地面上呈本领域技术人员公知的各种形状和/或几何尺寸的孔。

维护钻机16可以是钻探钻机、完井钻机、修井钻机、维护钻机或其它桅架结构之一，并支撑井眼12中的工作管柱18，但在其它实施例中，不同结构可支撑工作管柱18，例如连续管（挠性管，coiled tubing）安装装置的注入头。在一实施例中，维护钻机16可包括具有钻台的井架，工作管柱18从维护钻机16向下延伸穿过钻台进入井眼12内。在一些实施例中，例如在离岸位置，维护钻机16可由向下延伸到海床的支座来支撑。可选地，在一些实施例中，维护钻机16可由坐落在水面下压载的船体和/或浮筒上的立柱来支撑，这种维护钻机可被称为半潜水式平台或钻机。在离岸位置，套管可从维护钻机16伸出，套管用以排除海水并包容返回的钻井液。应理解，图中未示出的其它机械机构控制工作管柱18在井眼12中的下入和收回，例如联结到吊升装置的绞车、包括绞盘装置的钢丝单元或缆绳单元、其它维护车辆、连续管单元、和/或其它装置。

在一实施例中，工作管柱18可包括运输装置30、射孔工具32和位于射孔工具32上方或下方的其它工具和/或子组件（图中未示）。运输装置30可包括多个管件联结形成的管柱、钢丝、连续油管、钢丝绳（钢缆）中的任一项，以及用于射孔工具32的其它运输装置。在一实施例中，射孔工具32包括一个或多个爆炸射孔弹；爆炸射孔弹可被触发而爆炸，从而穿透套管（如果有的话）、穿透井眼12的壁并在地层14内形成射孔或隧道。形成射孔可有利于从地层14回收烃以在地面进行生产、储藏流入地层14内的烃、或在地层14中处理二氧化碳、或类似目的。

现在转到图2，其示出了射孔工具32。射孔工具32可包括工具本体40、射孔弹承载框架42和一个或多个爆炸射孔弹组件50。工具本体40包含射孔弹承载框架42和爆炸射孔弹组件50，并且在射孔之前保护并密封射孔弹承载框架和爆炸射孔弹组件以使其免受井下环境影响。工具本体40的表面可在接近爆炸射孔弹组件50处被钻孔和/或形成埋头孔，以利于工具本体40通过爆炸射孔弹组件50的引爆来进行射孔。被钻孔和/或形成埋头孔的表面可被称为凹坑式（表面）。工具本体40可包括用将射孔工具32联结到运输装置30、或将其它工具联结到射孔空间的多个结构（图中未示），这些结构位于射孔工具32的上方或下方。在一实施例中，工具本体40可包括外螺纹端和内螺纹端。工具本体40可由本领域技术人员公知的多种金属材料构成。工具本体40可由包括不锈钢、铬钢和其它钢的一种或多种钢来构造。可选地，工具本体可由其它非钢金属或金属合金来构造。同样，射孔弹承载框架42可由各种金属材料，例如钢、铝和/或其它金属和/或金属合金来构造。

爆炸射孔弹组件50可设置在第一平面中，第一平面垂直于工具本体40，其它平面或多排的其它爆炸射孔弹组件50可位于第一平面的上方和下方。在一实施例中，四个爆炸射孔弹组件50可被置于与工具本体40的轴线垂直的相同平面中，并以90°分开。在一实施例中，三个爆炸射孔弹组件50可被置于与工具本体40的轴线垂直的相同平面中，并以120°分开。然而，在其它实施例中，可将更多爆炸射孔弹组件50置于与工具本体40的轴线垂直的相同平面中。多个爆炸射孔弹组件50的方向可在第一平面与第二平面之间被偏置约45°，以利于在工具本体40内更密集地排列这些爆炸射孔弹组件50。多个爆炸射孔弹组件50的方向可在第一平面与第二平面之间被偏置约60°，以利用在工具本体40内更密集地排列爆炸射孔弹组件50。

在一实施例中，射孔弹承载框架42将多个爆炸射孔弹组件50保持在多个平面中，这些爆炸射孔弹组件沿优选方向被定向，并且各排爆炸射孔弹组件之间有适当的角度关系，而且射孔弹承载框架设置在工具本体40内。在一实施例中，导爆索联结到多个爆炸射孔弹组件50中的每个，以引爆这些爆炸射孔弹组件50。当射孔工具32包括多个平面和/或多排的爆炸射孔弹组件50时，导爆索可被设置在工具本体40的中心轴线上。导爆索可联结到引爆装置，引爆装置通过电信号或机械脉冲或通过其它触发信号来触发。当引爆器触发时，爆破通过导爆索而传播到多个爆炸射孔弹组件50中的每个，以基本上同时引爆每个爆炸射孔弹组件50。

现在转到图3，其示出了爆炸射孔弹组件50的进一步细节。爆炸射孔弹组件50包括成型爆炸射孔弹52和第一成型射孔弹衬管54。在一实施例中，爆炸射孔弹组件50可还包括成型射孔弹壳56。成型爆炸射孔弹52被设计成将爆炸能量集中在优选方向上，例如集中在爆炸聚焦轴线58的方向上。成型爆炸射孔弹52、第一成型射孔弹衬管54和成型射孔弹壳56可如图3所示基本上嵌套，并且每个可采用回转体的一般形式。在优选实施例中，第一成型射孔弹衬管54采用圆锥形，但也可设想采用其它形状。成型爆炸射孔弹52、第一成型射孔弹衬管54和成型射孔弹壳54可采用嵌套式开口锥形或直边漏斗形的一般形状。

成型爆炸射孔弹52、第一成型射孔弹衬管54和成型射孔弹壳56的形状并不需要每个均具有相同形状。例如，在一实施例中，第一成型射孔弹衬管54可具有三角形轴向截面，成型射孔弹壳56可具有蛋形轴向截面；而成型爆炸射孔弹52可一侧被成形以配合成型射孔弹壳56的蛋形形式，另一侧被成形以配合第一成型射孔弹衬管54的圆锥形形式。另外，成型爆炸射孔弹52、第一成型射孔弹衬管54和成型射孔弹壳56的壁厚可在不同的实施例中具有不同厚度。第一成型射孔弹衬管54的顶点区60被图示为处在第一成型射孔弹衬管54的基本上圆锥形式的狭窄的尖端部。在一实施例中，成型爆炸射孔弹52例如可通过向第一成型射孔弹衬管54施加指向成型射孔弹壳56的至少10,000PSI的力，通过挤压位于成型射孔弹壳56与第一成型射孔弹衬管54之间的爆炸粉末来形成。

现在转到图4，其示出了爆炸射孔弹组件50的爆破射流。当成型爆炸射孔弹52例如通过从导爆索传播到成型爆炸射孔弹52的爆破而被引爆时，爆破的能量优选沿爆炸聚焦轴线58被集中和/或聚集以有利于深射孔，从而形成以虚线示出的爆破射流70。第一成型射孔弹衬管54的一部分可形成射弹72；射弹72被爆破能量加速，并随着其穿透地层14而在地层14中生成射孔和/或隧道，构成爆破射流的前边缘。应理解，第一成型射孔弹衬管54的材料密度越大（除了靠近第一成型射孔弹衬管54的顶点区60的小部分之外），爆破射流70穿透地层14就越有效、越深。射弹72优选包括大密度材料，其能够比密度较小的材料更有效地实现穿透。第一成型射孔弹衬管54的另一部分可形成杵体74，杵体74更缓慢地移动，并落在射弹72之后。杵体74被认为基本上无助于地层14的射孔，而是反之，通过堵塞流路而造成弄脏射孔和/或隧道。

本领域技术人员将理解，深穿透衬管共享一个或多个特性，并能够与并非旨在用于深射孔应用的其它衬管区别开。例如，具有尖顶点角度或窄内侧角的圆锥形或截头圆锥形的衬管比曲面形衬管（例如半卵形的衬管或在顶点处具有较大半径的成型衬管）有利于形成更深的射孔。同样，深穿透衬管可包括至少部分的高密度材料，例如密度高于10g/cm³（g/cc）的材料，例如钨、钽、贫化铀、金和其它高密度材料。将理解，这类高密度材料比密度较低的材料更贵，因此在深射孔不是设计目的时，可能不大会加以应用。由粉末材料组成的衬管可与深射孔应用关联，然而通常不是旨在用于深射孔的其它衬管可为由薄片金属压制成的衬管。

现在转到图5，进一步讨论第一成型射孔弹衬管54。一般地，在第一成型射孔弹衬管54中靠近顶点的材料对射弹72没有显著贡献。例如，第一成型射孔弹衬管54的顶点部62可对爆炸射孔弹组件50的深穿透功能贡献很小。图5所示的长度A对应于第一成型射孔弹衬管54的侧面的长度。长度B与长度C之和为长度A。长度B对应于顶点部62的侧面的长度。在一实施例中，长度B小于长度A的15%、小于长度A的10%、或小于长度A的8%。第一成型射孔弹衬管54的形状可被称为圆锥形或直边漏斗形。

现在转到图6，其示出了第二成型射孔弹衬管80。在一实施例中，第二成型射孔弹衬管80包括由粉末材料形成的壁82，该壁例如是通过将粉末材料压缩到模具组中来形成的。壁82呈直边漏斗形或截头圆锥形，在壁82的窄端具有洞84。粉末材料可包括细颗粒材料，例如平均直径约8微米直到直径约150微米、直径50微米的颗粒。可选地，粉末材料可具有某个在爆炸射孔弹组件50爆破时有利于材料有效散裂的其它直径。粉末材料可包括钨粉末、钽粉末、铅粉末、铜粉末、石墨粉末、金粉末和贫化铀粉末中的一种或多种。粉末材料可包括粉末金属。粉末材料可包括多种反应材料的多种组合；这些反应材料响应于爆炸射孔弹组件50的爆破而一起反应，例如为成对金属间反应物、成对铝热剂材料；粉末材料也可包括其它反应材料。关于成型射孔弹衬管中使用的反应材料的更多细节，见Corbin S.Glenn在2010年3月9日提交的题为“Shaped Charge Liner Comprised of Reactive Materials（由反应材料构成的成型射孔弹衬管）”的美国专利申请12/720,522，其由此通过援引被全文并入。粉末材料可包括其它多种材料的杂质，以帮助粉末材料的颗粒自相粘附、润滑模具组、和/或减少模具组和/或其它工具的磨损。

在一实施例中，粉末材料的至少一部分可包括密度为至少10g/cc的多种材料。而且，应理解，高密度材料可与多种其它材料（相对于帮助在地层14形成深射孔并使所形成的隧道畅通的主要目的，其它材料服务于次要目的）混合以利于方便的制造，其它材料例如为蜡、粘合剂、润滑剂和防静电剂。在一些情况下，相对少量的可锻金属粉末可与一种或多种高密度材料混合，以减少刀具磨损，进而有利于从模具组容易移走所形成的壁82，和/或提高压缩粉末材料的能力以借助压坯强度将粉末材料保持在一起，可锻金属例如为铜、铅或其它可锻材料中的一种或多种。

如下所述，壁82可形成为限定有洞84，以利于实现在壁82中的粉末材料的更大密度。在一实施例中，第二成型射孔弹衬管80可还包括插塞86。插塞86可被装配到洞84内。插塞86可被胶接，以在洞84内保持安装就位。插塞86的端部可通过摩擦配合被保持在洞84内。插塞86可位于第二成型射孔弹衬管80的顶点部62中，第二成型射孔弹衬管80的顶点部62对应于以上参照图5描述的第一成型射孔弹衬管54的顶点部62。因为插塞86位于第二成型射孔弹衬管80的顶点部62中，所以并不期望插塞显著地对地层14的深射孔产生贡献。在一实施例中，插塞86可由相对低密度的材料形成，例如由密度小于10g/cc的材料形成。插塞86可由任何种类的材料形成，包括压制粉末材料、压制粉末金属、非金属材料和其它材料。插塞86可由易可熔金属形成，以减少杵体74对于在地层14中形成的隧道的有害影响。插塞86可形成有台肩，以供当插塞86插入壁82内时用作停止点、和/或在成型爆炸射孔弹52的压制形成期间用以将应力传递到壁82。插塞86可具有尖的或圆的末端。

现在转到图7，其示出了第一模具组100。第一模具组100包括第一凸模102和第一模块104。第一模块104限定有：漏斗形的第一盆腔105，其用于接纳粉末材料颗粒；以及第一销106，其用于从第一盆腔105的中心轴线排除粉末材料颗粒。以上参照图6更详细地描述了粉末材料。第一凸模102限定有第一洞108；第一洞随着第一凸模102逐渐下降到第一盆腔105内而接纳第一销106，以压缩粉末材料，从而形成第二成型射孔弹衬管80的壁82。第一销106显著地向上伸出，使得在满量粉末材料被注入第一盆腔105内时，粉末材料处于第一销106的顶部之下。

在有些情况下，第一销106可能被称为杆、轴或支柱。第一销106在第一销106与第一洞108匹配的一端可具有各种终端。这些终端可以是尖的、圆的、抛物线形的、锥形的，或在第一销106的端部变窄的其它形状。终端可帮助第一销106与第一洞108匹配。第一销106和第一洞108的内部可被抛光。第一洞108的内部可例如利用诸如石墨之类的干性润滑剂或其它干性润滑剂来润滑。除了减小第一销106与第一洞108之间的摩擦之外，干性润滑剂还能够帮助防止粉末材料进入第一洞108内。在一实施例中，第一销106可具有约1/8英寸的直径，但在其它多个实施例中，可采用其它直径。第一销106的直径可基于参照图5描述的长度B与长度A之比并基于壁82的期望长度来确定。

第一凸模102的表面成角度，以便配合到第一盆腔105内，并使第二成型射孔弹衬管80的壁82形成为具有基本均匀的厚度。在一实施例中，第一凸模102的外表面与第一凸模102的轴线所成的角度基本上等于第一盆腔105的内表面与第一模块104的轴线所成的角度。在一实施例中，第一凸模102的外表面和/或第一盆腔105的内表面被抛光。第一销106可部分地缩入第一模块104内。第一模块104还可包括有一个或多个顶针（ejector pin，图中未示）；顶针可在形成（第二成型射孔弹衬管）之后被启用以通过第一盆腔105向上伸出，从而使壁82自由（脱模）。

第一模块104可限定有第一唇部110，第一唇部位于第一盆腔105的窄端。第一唇部110可限定壁82的台肩，此台肩在插塞86被插入壁82内时接近插塞所使用的洞84。第一唇部110的宽度可近似地为与壁82的厚度相同的宽度，以调整壁82与第一模块104的底部之间形成的角度（因此，第一唇部110的宽度可略大于壁82的厚度）。

现在转到图8，其示出了第二模具组130。第二模具组130包括第二凸模132和第二模块134。第二凸模132包括第二销136，第二销向下延伸以与第二模块134所限定的第二洞138匹配。

第二模块134限定有直边漏斗形或圆锥形的第二盆腔135。第二盆腔135接纳粉末材料颗粒，如以上参照图6更详细地描述的，粉末材料颗粒通过第二销136而从第二盆腔135的中心轴线被排除。第二模块134可限定有第二唇部140，第二唇部位于第二盆腔135的窄端。第二唇部140可按照类似于以上参照图7更详细的描述的方式，限定壁82的在接近洞84处的厚度。

在有些情况下，第二销136可能被称为杆、轴或支柱。第二销136在第二销136与第二洞138匹配的一端可具有各种终端。这些终端可以是尖的、圆的、抛物线形的、锥形的，或在第二销136的端部变窄的其它形状。终端可帮助第二销136与第二洞138匹配。第二销136和第二洞138的内部可被抛光。第二洞138的内部可例如利用诸如石墨的干性润滑剂或其它干性润滑剂来润滑。除了减小第二销136与第二洞138之间的摩擦外，干性润滑剂还能够帮助防止粉末材料进入第二洞138内。在一实施例中，第二销136可具有约1/8英寸的直径，但在其它多个实施例中，可采用其它直径。第二销136的直径可基于参照图5描述的直径B与直径A之比并基于壁82的期望长度来确定。

第二模块134可还包括有一个或多个顶针（图中未示）；顶针可在（第二成型射孔弹衬管）形成之后被启用，以通过第二盆腔135向上伸出，从而使壁82自由。第二凸模132的表面成角度，以便配合到第二盆腔135内，并使第二成型射孔弹衬管80的壁82形成为具有基本均匀的厚度。在一实施例中，第二凸模132的外表面与第二凸模132的轴线所成的角度基本上等于第二盆腔135的内表面与第二模块134的轴线所成的角度。在一实施例中，第二凸模132的外表面和/或第二盆腔135的内表面被抛光。

现在转到图9，其示出了方法200。在方框202旋转模块。例如，第一模块104或第二模块134被旋转。在方框204，粉末材料被引入模块104、134；其中，模块104、134限定有漏斗形盆腔105、135；并且其中，凸模102、132的表面与模块104、134配合。在将粉末材料引入盆腔105、135之前，干性润滑剂可被施加到洞108、138。在一实施例中，漏斗形盆腔105、135具有平直侧面而非弯曲的侧面，并限定圆锥形状或截头圆锥形状。粉末材料可包括钨粉末、钽粉末、铅粉末、铜粉末、石墨粉末、金粉末和贫化铀粉末中的一种或多种。粉末材料可包括粉末金属。粉末材料可包括多种反应材料的多种组合；这些反应材料响应于爆炸射孔弹组件50的爆破而一起反应，例如为成对金属间反应物、成对铝热剂材料；粉末材料也可包括其它反应材料。粉末材料可包括其它多种材料的杂质，以帮助粉末材料的颗粒自相粘附、和/或减少模具组和/或其它工具的磨损。粉末材料可在制造爆炸射孔弹衬管当天通过重量来配出。

在方框206，通过第一销108与第二销138之一从模块104、134的中心部排除粉末材料。在方框208，凸模102、132被压入模块104、134中的粉末材料内以形成爆炸射孔弹衬管。例如，以至少40,000PSI的力在凸模102、132与盆腔105、135之间挤压粉末材料。在方框210，随着凸模102、132施加的压力超过预定程度，模块104、134可停止旋转。方法200随后停止。所形成的爆炸射孔弹衬管可从模具组被移除。在一些情况下，插塞（例如插塞86）可被插入第二成型射孔弹衬管80的壁82的洞84内。

可选地，当方法200中使用第二销136时，第二凸模132可部分地被下降以使第二销136与第二洞138匹配，第二凸模132的位置可被维持；然后，粉末材料被引入第二盆腔135内（随后与第二洞138匹配的第二销136使第二洞138中排除粉末材料）；然后，第二凸模132在第二盆腔135中挤压粉末材料，以形成第二成型射孔弹衬管80。另外，在一实施例中，可旋转模块104、134，以代替旋转凸模102。

尽管本发明已经提供若干实施例，但是应理解，本发明的系统和方法可按照许多其它特定形式来实施而不背离本发明的精神或范围。本说明书中的多个示例应被认为是示意性而非限定性的，本发明不应被局限于本文给出的细节。例如，各种元件或部件可被组合或并入另一系统，或者可省略或不实施某些特征。

而且，独立或单独的各实施例中描述并示出的技术、系统、子系统和方法可被组合或并入其它系统、模块、技术或方法，而不背离本发明的范围。彼此直接地联结或相通的示出或讨论的其它零件可通过某种接口、装置或中间部件（无论是以电子方式、机械方式或其它方式）而被间接地联结或相通。多个改变、替换和更改的其它示例均可由本领域技术人员确定，且可不背离本文讨论的精神和范围。

Claims (15)

1.一种用于由粉末材料来形成爆炸射孔弹衬管的模具组，包括：

模块，其限定有盆腔；以及

凸模，其被成形以与所述盆腔相互作用；

其中，所述模块和所述凸模被构造为从所述盆腔的中心轴线排除粉末材料；

其中，所述模块包括轴向定位的销，用以从所述盆腔的中心排除粉末材料；而且

其中，所述凸模限定有轴向定位的洞，所述洞的大小适于容纳所述销。

2.如权利要求1所述的模具组，其中，所述凸模包括销，所述销延伸通过由所述模块限定的轴向定位的洞，以从所述盆腔的中心排除粉末材料。

3.如权利要求1所述的模具组，其中，所述模块限定有扁平的唇部，所述唇部接近所述盆腔的窄端并与所述盆腔的中心轴线同心。

4.一种制造爆炸射孔弹衬管的方法，包括：

将粉末材料引入由模块限定的盆腔内，其中，一凸模被成形以与所述盆腔相互作用；

从所述盆腔的中心部排除粉末材料；以及

将所述凸模压入所述盆腔中的粉末材料内以形成所述爆炸射孔弹衬管；

所述凸模包括销，所述销延伸通过所述模块中的孔并从所述盆腔的中心部排除粉末材料；

所述方法还包括旋转所述模块；而且其中，在开始旋转所述模块之前或开始旋转所述模块之后，将粉末材料引入所述盆腔内；并且

所述方法还包括在将所述凸模压入所述模块中的粉末材料内之后，停止旋转所述模块。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述模块包括销，所述销从所述盆腔的中心部排除粉末材料。

6.如权利要求4所述的方法，其中，随着所述凸模被压入所述粉末材料内，所述模块的旋转使粉末材料分布在所述盆腔内。

7.如权利要求4所述的方法，其中，继续将所述凸模压入粉末材料内，直到每平方英寸至少40,000磅的力被施加到粉末材料为止。

8.如权利要求4所述的方法，还包括旋转所述凸模。

9.如权利要求8所述的方法，其中，随着所述凸模被压入粉末材料内，所述凸模的旋转使粉末材料分布在所述盆腔内。

10.一种由权利要求1-3中任一项所述的模具组形成的成型爆炸射孔弹，其包括深穿透爆炸射孔弹衬管，所述深穿透爆炸射孔弹衬管由以压坯强度被保持在一起的粉末材料形成，在所述深穿透爆炸射孔弹衬管的窄端具有洞。

11.如权利要求10所述的成型爆炸射孔弹，其还包括插塞，所述插塞被配合到位于所述深穿透爆炸射孔弹衬管的窄端处的所述洞内。

12.如权利要求11所述的成型爆炸射孔弹，其中，被配合到位于所述深穿透爆炸射孔弹衬管的窄端处的所述洞内的所述插塞的组合限定圆锥形状，其中，所述插塞占据少于所述深穿透爆炸射孔弹衬管的圆锥形状的壁的长度的15％。

13.如权利要求11所述的成型爆炸射孔弹，其中，所述插塞由密度小于第一粉末材料的第二材料形成。

14.如权利要求10所述的成型爆炸射孔弹，其中，第一粉末材料包括铜、钨、钽、铅、金和贫化铀中的一种或多种。

15.如权利要求10所述的成型爆炸射孔弹，其中，所述深穿透爆炸射孔弹衬管限定绕所述深穿透爆炸射孔弹衬管的爆炸焦点基本上对称地设置的直边漏斗形状；而且其中，第一粉末材料包括粉末金属。