CN103590789B - 一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩及制备方法，药型罩，包括药型罩本体，所述药型罩本体呈弧形面状，药型罩本体外弧面的端部呈直柱面状，弧形面状的药型罩本体由外弧面、内弧面、直柱面和端面组成，外弧面依次通过直柱面和端面与内弧面连接形成药型罩本体。将采用本发明的药型罩应用于穿孔弹中，使得穿孔弹爆炸后能够形成大直径射流，确保了聚能侵彻体的规则性以及射流梯度的一致性，同时实现油管外层套管的零伤害和低伤害。
Description
技术领域
本发明涉及一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩及制备方法，适用于油气井勘探开发过程中实现对油管的穿孔的射孔弹。
背景技术
近年来，随着国内油气田开采的不断提速发展，勘探开发力度的加大和所钻进的地层日趋复杂，经常会出现卡钻、堵塞、井漏等工程事故。在处理这类事故时，需要使用穿孔弹对钻杆、油管或者套管进行穿孔，以便于快速建立循环通道，实现钻杆快速解卡、压井堵漏等抢险施工的目的。
但是目前常用的穿孔弹对不同的油管和套管组合的井况，为了避免在穿透油管时对套管也造成伤害，需要有针对性的采用不同结构的药型罩、材料、配方以及炸药的装药量，此外国内常用的穿孔弹穿孔孔径也较小，为了达到较好的效果往往需要加大施工作业任务量。
现有技术中，中国专利号“201310192538.2”公告了一种药型罩用铜基复合材料及制备方法，其制作方法采用冷轧，对表面处理采用抛光加磨削，该方法制得的药型罩内部内应力大，且对口径小的药型罩表面处理困难；又如中国专利号“201210420296.3”公告了一种射孔弹药型罩的制备方法，其通过熔渗方法制作钨铜复合药型罩，在烧结过程采用氢气保护，而在通常粉末冶金件制作过程中不可避免表面存在一定氧化，在后续的精整处理过程被氧化的表面与其结合的钨铜材料间存在错位等现象，同时在氧化部位存在缺陷，使形成的射流一致性受影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中油气井用油管穿孔弹的药型罩存在的上述问题，提供一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩及制备方法，将采用本发明的药型罩应用于穿孔弹中，使得穿孔弹爆炸后能够形成大直径射流，确保了聚能侵彻体的规则性以及射流梯度的一致性，同时实现油管外层套管的零伤害和低伤害。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩，包括药型罩本体，其特征在于：所述药型罩本体呈弧形面状，药型罩本体外弧面的端部呈直柱面状，弧形面状的药型罩本体由外弧面、内弧面、直柱面和端面组成，外弧面依次通过直柱面和端面与内弧面连接形成药型罩本体。
所述外弧面半径为13～15mm，内弧面半径为10～14mm，直柱面高度为0.5～1mm。
所述药型罩本体高度为10～13mm，药型罩本体的口径为20～24mm。
一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩制备方法，其特征在于：根据质量配比由1%～10%铝粉、5%～20%铅粉、10%～40%钨粉、50%～80%铜粉、1%～10%铋粉、1%～10%锡粉的组合粉末，装入模具内直接压制成型药型罩。
所述组合粉末装入旋压机的模具内，在2~3Mpa压力下，采用无级变速方法压制，升至最高压力时，保压5~7秒，一个药型罩压制周期为12~15秒。
采用本发明的优点在于：
一、将采用本发明中的结构和配方的药型罩聚能装药结构应用于穿孔弹中，使得穿孔弹爆炸后能够形成大直径射流，确保了聚能侵彻体的规则性以及射流梯度的一致性，从而提高了对油管进行穿孔时的能量利用率，实现了大孔径穿孔，穿孔孔径较同类型穿孔弹产品提高60%以上，同时避免了射流对油管外层的套管造成伤害。
二、本发明通用性强，应用于穿孔弹时，穿孔孔径大，使用中无需更改药型罩配方、粉重、炸药装药量，就能够实现对不同尺寸油管穿孔的目的。
三、本发明中，所述外弧面半径为13～15mm，内弧面半径为10～14mm，直柱面高度为0.5～1mm，采用这些参数，应用于穿孔弹中时，保证了穿孔弹爆炸后能够形成大直径射流，参数过大或过小均会影响射流效果。
四、本发明中，所述药型罩本体高度为10～13mm，药型罩本体的口径为20～24mm，该结构充分利用了炸药爆炸能量，能够形成一种射流直径大，形状规则的特殊聚能侵彻体，具有对炸药和间隙不敏感的特点。
五、采用本发明制造的穿孔弹目前已经在四川油气田、塔里木油田等国内多个油气田的四十余口井次进行了穿孔施工作业，井下油管和套管组合包括：89油管+178套管、102油管+178套管、114油管+178套管、73油管+127套管，73油管+178套管、89油管+127套管等等，所有穿孔施工均一次性成功，且施工反馈效果非常理想，对外层套管基本无伤害。有效地解决了国内外穿孔弹类型繁多，工艺复杂，穿孔效果不理想，对套管伤害大等的缺点。
附图说明
图1为本发明药型罩结构示意图
图2为本发明应用于穿孔弹中的结构示意图
图中标记为：1、药型罩，2、高能炸药，3、金属壳体，4、传爆药，5、导爆索槽。
具体实施方式
实施例1
一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩，包括药型罩本体，所述药型罩本体呈弧形面状，药型罩本体外弧面的端部呈直柱面状，弧形面状的药型罩本体由外弧面、内弧面、直柱面和端面组成，外弧面依次通过直柱面和端面与内弧面连接形成药型罩本体。
本实施例中，所述外弧面半径为13mm，内弧面半径为10mm，直柱面高度为0.5mm。
本实施例中，所述药型罩本体高度为10mm，药型罩本体的口径为20mm。
一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩制备方法，包括：根据质量配比由1%铝粉、5%铅粉、40%钨粉、52%铜粉、1%铋粉、1%锡粉的组合粉末，装入模具内直接压制成型药型罩。
本实施例中，在2~3Mpa压力下，采用无级变速方法压制，无级变速方法采用的是与现有技术相同的无级变速方法，升至最高压力时，保压5秒，一个药型罩压制周期为12秒。采用了旋压的药型罩成型方法，保证了药型罩的强度和密度分布的均匀性。
实施例2
一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩，包括药型罩本体，所述药型罩本体呈弧形面状，药型罩本体外弧面的端部呈直柱面状，弧形面状的药型罩本体由外弧面、内弧面、直柱面和端面组成，外弧面依次通过直柱面和端面与内弧面连接形成药型罩本体。
本实施例中，所述外弧面半径为15mm，内弧面半径为14mm，直柱面高度为1mm。
本实施例中，所述药型罩本体高度为13mm，药型罩本体的口径为24mm。
一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩制备方法，其特征在于：根据质量配比由10%铝粉、20%铅粉、13%钨粉、50%铜粉、5%铋粉、2%锡粉的组合粉末，装入模具内直接压制成型药型罩。
本实施例中，在2~3Mpa压力下，采用无级变速方法压制，升至最高压力时，保压7秒，一个药型罩压制周期为15秒。
实施例3
一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩，包括药型罩本体，所述药型罩本体呈弧形面状，药型罩本体外弧面的端部呈直柱面状，弧形面状的药型罩本体由外弧面、内弧面、直柱面和端面组成，外弧面依次通过直柱面和端面与内弧面连接形成药型罩本体。
本实施例中，所述外弧面半径为14mm，内弧面半径为12mm，直柱面高度为0.8mm。
本实施例中，所述药型罩本体高度为12mm，药型罩本体的口径为22mm。
一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩制备方法，根据质量配比由2%铝粉、5%铅粉、10%钨粉、80%铜粉、2%铋粉、1%锡粉的组合粉末，装入模具内直接压制成型药型罩。
本实施例中，在2~3Mpa压力下，采用无级变速方法压制，升至最高压力时，保压6秒，一个药型罩压制周期为13秒。
实施例4
制造时，先按照设计要求加工模具，然后在压制机上安装好模具，将已经混合好的特殊金属粉末装入模具内，然后直接压制药型罩1，压制好的药型罩1检验合格后，送至穿孔弹压装工序，使用专用压弹模具采用2～4MPa压力将药型罩1、高能炸药2和传爆药4、金属壳体3压合在一起，传爆药4连接到导爆索槽5。
实施例5
本实施例结合附图进行说明：如图1所示，药型罩包括弧形面和直柱面，其中药型罩外弧面半径R为13～15mm，内弧面半径r为10～14mm，药型罩总高H为10～13mm，药型罩两侧的直柱面高度h为0.5～1mm，药型罩口径A为20～24mm，通过结构的优化设计对药型罩沿母线方向的壁厚以及粉末的分布进行了处理，从而能够保证穿孔射流的直径以及连续性。
实施例6
将制造好的本发明进行现场应用；西南油气田某井次的施工中需要用到穿孔弹进行穿孔施工，采用常规的穿孔弹进行穿孔施工后，穿孔效果不理想，无法建立有效的井下循环；后将本发明的穿孔弹装入普通的Φ51mm的有枪身射孔枪内，并装上枪头、枪尾，组装成穿孔器；采用电缆将穿孔器送入井内并定位，然后在目标层位进行穿孔作业，穿孔作业结束后成功沟通该井油管和套管之间的循环通道，建立了有效的井下循环，为后续工程事故的解决提供了有效的支持。
Claims (5)
1.一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩，包括药型罩本体，其特征在于：所述药型罩本体呈弧形面状，药型罩本体外弧面的端部呈直柱面状，弧形面状的药型罩本体由外弧面、内弧面、直柱面和端面组成，外弧面依次通过直柱面和端面与内弧面连接形成药型罩本体。
2.根据权利要求1所述的一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩，其特征在于：所述外弧面半径为13～15mm，内弧面半径为10～12mm，直柱面高度为0.5～1mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩，其特征在于：所述药型罩本体高度为10～13mm，药型罩本体的口径为20～24mm。
4.一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩制备方法，其特征在于：根据质量配比由1%～10%铝粉、5%～20%铅粉、10%～40%钨粉、50%～80%铜粉、1%～10%铋粉、1%～10%锡粉的组合粉末，装入模具内直接压制成型药型罩。
5.根据权利要求4所述的一种通用型油气井用油管穿孔弹的药型罩制备方法，其特征在于：所述组合粉末装入旋压机的模具内，在2~3Mpa压力下，采用无级变速方法压制，升至最高压力时，保压5~7秒，一个药型罩压制周期为12~15秒。
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