CN103696743A - 药型罩、射孔弹弹壳及超深穿透射孔弹 - Google Patents

Abstract

本发明涉及药型罩、射孔弹弹壳及超深穿透射孔弹。所涉及的药型罩是由内锥面和外锥面组成的变壁厚结构，内母线和外母线均为多段线段的任意组合，线段包括直线和二次曲线。该药型罩结构采用锥、曲面多段组合变壁厚结构，可保证形成射流的形态足够的细长，但又不致于从中断裂。所涉及的射孔弹弹壳内壁的母线由多条直线连接而成，且相邻直线的斜率不同。所涉及的另外一种射孔弹弹壳内壁的母线由直线和圆弧曲线段连接而成。所涉及的射孔弹是包括所涉及的药型罩和弹壳的射孔弹。该射孔弹采用小药量装药结构，对比大装药量的结构设计，采用小药量装药结合总体结构优化设计，达到超深穿透的射孔效果，可大幅提高射孔器材作业的安全性。

Description

药型罩、射孔弹弹壳及超深穿透射孔弹

技术领域

本发明涉及聚能射孔弹技术，具体涉及一种新型的药型罩及超深穿透射孔弹。

背景技术

在石油开采过程中，射孔穿深是影响油井产率比的最大因素，实践证明，提高射孔弹的穿孔深度，可大大改善射孔效果、降低压裂压力、扩大油层的沟通面积、提高油、气井产量。

目前，装配

射孔枪的射孔弹在API19B混凝土靶上的平均穿深约为600mm，装配

射孔枪的射孔弹在API19B混凝土靶上的平均穿深约为730mm，装配

射孔枪的射孔弹在API19B混凝土靶上的平均穿深约为850mm。现有技术中，为了提高弹的穿深通常采用加大药型罩（装药）直径、提高装药量的方式，有资料显示某型射孔弹装药量已达到80g，但这种方式的效果有限，同时带来许多弊端，如导致装枪密度下降、不得不使用更大尺寸的射孔枪、炸枪的危险增大等。大量的实验证实：靠加大药型罩（装药）直径、增加装药量提高射孔穿深的方式无法满足综合性能要求。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的之一在于提供一种药型罩。

为此，本发明提供的该药型罩是由内锥面和外锥面组成的变壁厚结构，所述内锥面的母线为内母线，所述外锥面的母线为外母线，其特征在于，所述内母线和外母线均为多段线段的任意组合，所述线段包括直线和二次曲线；相邻线段之间光滑过渡。

所述药型罩壁厚的变化规律是：从罩顶到罩底，壁厚呈线性到非线性的变化规律，且壁厚逐渐增加。

相邻的直线与二次曲线之间相切过渡，相邻的二次曲线与二次曲线之间相切过渡。

所述二次曲线为圆弧曲线、椭圆曲线或抛物线。

所述药型罩外锥面的顶部锥角为43°～50°，内锥面的顶部锥角为46°～58°。

与现有技术相比，本发明药型罩的有益效果为：

目前聚能射孔弹药型罩结构常见的是单锥变壁厚罩，也尝试过双锥罩、喇叭罩，但试验结果不理想。本发明的聚能射孔弹药型罩结构，其采用锥面与曲面多段组合的异型变壁厚罩结构（其母线结构为直线与二次曲线结合的多段组合、变壁厚结构）；使药型罩从罩顶到罩底沿轴线方向形成线性到非线性的连续壁厚变化结构，以提高射流头部速度、射流速度梯度，使射流得到充分拉伸，并形成较大的穿深，提高射流的穿孔深度。具体来说：

（1）该药型罩的结构母线为直线与二次曲线的多段组合，这样可加长母线的长度，从而使射流长度加长，增加穿深。

（2）该药型罩的内、外母线使药型罩沿轴线方向形成变壁厚结构，增加射流速度梯度使射流拉伸的更长，增加穿深。

（3）该药型罩的变壁厚结构为药型罩从罩顶到罩底沿轴线方向形成线性到非线性的壁厚变化结构，这样可使射流速度梯度平滑，使射流拉伸的均匀且更长，不易发生断裂，从而增加穿深。

综上，本发明的药型罩结构采用锥曲面多段组合变壁厚药型罩的结构从根本上是为了形成合理的射流速度梯度，从而保证形成射流的形态足够的细长，但又不致于从中断裂。

针对现有技术的缺陷或不足，本发明的目的之二在于提供一种射孔弹弹壳。

为此，本发明提供的一种射孔弹弹壳，该射孔弹弹壳内壁的母线由多条直线连接而成，且相邻直线的斜率不同。

本发明提供的另外一种射孔弹弹壳，该射孔弹弹壳内壁的母线由多条线段连接而成，所述多条线段包括直线和圆弧曲线。

所述直线与圆弧曲线之间的过渡为相切过渡。

与现有技术相比，本发明的射孔弹弹壳有益效果在于：

不同角度的锥角和一定半径的弧形组合决定了射孔弹壳内腔的容积，从而限制了装药量。为了弥补小药量所带来的能量损失，本发明通过改进射孔弹壳内壁的形状优化装药的形状，使得药型罩母线法线方向上的装药厚度也各不相同，这样形成射流时，射流可以拉得更长，从而射孔的深度也会更深。

针对现有技术的缺陷或不足，本发明的目的之三在于提供一种超深穿透射孔弹。

为此，本发明提供的一种超深穿透射孔弹包括弹壳和药型罩以及封装在壳体与药型罩之间的炸药，所述壳体上设有起爆孔，其特征在于，所述药型罩为本发明提供的药型罩，所述弹壳为本发明提供的弹壳。

所述起爆孔包括大径孔和小径孔，所述大径孔、小径孔和射孔弹共轴，且小径孔靠近炸药，所述大径孔的直径大于小径孔的直径；所述大孔径为锥形孔或直孔。

与现有技术相比，本发明射孔弹的有益效果在于：

（1）该射孔弹采用小药量装药结构。对比大装药量的结构设计，采用小药量装药结合总体结构优化设计，达到超深穿透的射孔效果，可大幅提高射孔器材作业的安全性。

（2）采用较小药量设计，其外形尺寸与普通穿深射孔弹相当，可以很容易装配到102型、114型和127型射孔枪中，而且射孔枪的安全性得到了保证。

（3）射孔弹的传爆孔采用直孔与锥孔组合、台阶锥孔或台阶孔的结构，提高起爆率并确保起爆主装药时的中心定位。

附图说明

以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步解释说明。

图1为本发明的药型罩的结构参考示意图；

图2为本发明的射孔弹的结构参考示意图；

图3为图2所示起爆孔的放大结构示意图；

图4为本发明的起爆孔的另一种结构参考示意图；

图5为本发明的起爆孔的又一种结构参考示意图；

图6为实施例2的药型罩的剖视图；

图7为实施例1和实施例2的药型罩壁厚随罩高的变化示意图。

具体实施方式

本发明药型罩的结构中相邻直线与二次曲线之间的过渡方式可采用相切过渡或类似相切的光滑过渡，以形成药型罩壁厚的连续变化（渐变）达到使射流速度梯度平滑、射流拉伸均匀且更长的目的效果。同样，相邻二次曲线与二次曲线之间的过渡方式也可采用相切过渡或类似相切的光滑过渡。曲线间或曲线与直线间的组合整体使药型罩的壁厚变化是连续的、非突变的。

本发明的药型罩壁厚变化为线性变化时，相应段的药型罩内外母线均为直线。药型罩壁厚变化为非线性变化时，相应段的药型罩内外母线为直线与曲线的组合或曲线与曲线的组合。

以下是发明人提供的实施例，以对本发明的技术方案作进一步解释说明。

实施例1：

该实施例的射孔弹尺寸：外径52mm、高度64mm。

其药型罩结构如图1所示，相关尺寸为罩外径46mm。

药型罩的结构特点是：药型罩外母线分为三段，由罩顶到罩底第一段为直线（此段约0.35倍罩高）、第二段为圆弧（或椭圆）（此段约0.2倍罩高）、第三段为直线（此段约占0.45倍罩高）；药型罩内母线分为三段，从上向下第一段为直线、第二段为圆弧（或椭圆）、第三段为圆弧（或抛物线）；各段之间采用相切（或接近相切）光滑过渡。外母线第一段直线的夹角为48°（即第一直线与药型罩轴线的夹角为24°）,第二段圆弧的半径为180毫米（圆弧为内凹形），第三段直线的夹角为51°；内母线第一段直线的夹角为48°,第二段圆弧的半径为200毫米（圆弧为内凹形），第三段圆弧的半径为280毫米（圆弧为外凸形）。药型罩壁厚随罩高的变化规律如图7中的曲线A所示。使药型罩沿轴线方向形成由线性到非线性的壁厚变化，此变化是连续的、非突变的。

药型罩材料组分为：钨粉60%、铜铅合金粉25%、铜粉15%；石墨添加量占钨粉、铜铅合金粉和铜粉总质量的0.5%。其中：钨粉的粒径分布为：粒度不大于38μm的钨粉体积占钨粉总体积的40%、粒度大于38μm且不大于74μm的钨粉体积占钨粉总体积的35%、粒度大于74μm且不大于500μm的钨粉体积占钨粉总体积的25%。铜铅合金粉中铅粉的质量百分比为20%、铜粉的质量百分比为80%；铜铅合金粉的粒径分布为：粒度不大于147μm的铜铅合金粉体积占铜铅合金粉总体积的20%、粒度大于147μm且不大于350μm的铜铅合金粉体积占铜铅合金粉总体积的60%、粒度为大于350μm且不大于700μm的铜铅合金粉体积占铜铅合金粉总体积的20%。铜粉的粒径分布为：粒度不大于60μm的铜粉体积占铜粉总体积的5%、粒度大于60μm且不大于147μm的铜粉体积占铜粉总体积的80%、粒度大于147μm且不大于500μm的铜粉体积占铜粉总体积的15%。

弹壳内壁母线（轮廓线）采用多段斜率不同的直线组合而成。沿轴向，从上至下各段直线与弹壳轴线的夹角为47.5°、12.5°、0°，弹壳大口内径46mm。

射孔弹炸药为HMX，装药量为39g。

起爆孔采用图4所示结构。

进行混凝土靶试验，试验结果为：混凝土靶穿深达到1500mm以上。

实施例2：

该实施例的射孔弹尺寸：外径52mm、高度64mm。

该实施例药型罩的罩外径46mm。

其药型罩的结构特点是：如图6所示，药型罩外母线分为三段，从上向下第一段为直线（此段约占0.35倍罩高）、第二段为圆弧（或椭圆）（此段约占0.2倍罩高）、第三段为直线（此段约占0.45倍罩高）；药型罩内母线分为3段，从上向下第一段为直线、第二段为圆弧（或椭圆）、第三段为圆弧（或抛物线）；各段之间采用相切（或接近相切）过渡。使药型罩沿轴线方向形成由线性到非线性的壁厚变化，此变化是连续的、非突变的。

外母线第一段直线的夹角为44°（即第一直线与药型罩轴线的夹角为22.5°）,第二段圆弧的半径为210mm（圆弧为内凹形），第三段直线的夹角为49°；内母线第一段直线的夹角为43°,第二段圆弧的半径为235毫米（圆弧为内凹形），第三段圆弧的半径为300毫米（圆弧为外凸形）；药型罩壁厚随罩高的变化规律如图7中的曲线B所示。

药型罩材料组分为：钨粉80%、铜铅合金粉10%、铜粉10%；石墨添加量占钨粉、铜铅合金粉和铜粉总质量的0.8%。其中：钨粉的粒径分布为：粒度不大于38μm的钨粉体积占钨粉总体积的60%、粒度大于38μm且不大于74μm的钨粉体积占钨粉总体积的30%、粒度大于74μm且不大于500μm的钨粉体积占钨粉总体积的10%。铜铅合金粉中铅粉的质量百分比为30%、铜粉的质量百分比为70%；铜铅合金粉的粒径分布为：粒度不大于147μm的铜铅合金粉体积占铜铅合金粉总体积的5%、粒度大于147μm且不大于350μm铜铅合金粉的体积占铜铅合金粉总体积的70%、粒度大于350μm且不大于700μm的铜铅合金粉体积占铜铅合金粉总体积的25%。铜粉的粒径分布为：粒度不大于60μm的铜粉体积占铜粉总体积的25%、粒度大于60μm且不大于147μm的铜粉体积占铜粉总体积的60%、粒度大于147μm且不大于500μm的铜粉体积占铜粉总体积的15%。

射孔弹壳内壁轮廓线采用圆弧、直线组合而成，沿轴向，从上至下，具体是圆弧半径为14mm（外凸），各段直线与弹壳轴线的夹角为14°、0°，弹壳大口内径46mm，圆弧与斜率为14°的直线相切或接近相切。

射孔弹炸药为HMX，射孔弹装药量为39g。

起爆孔采用图5所示结构。

进行混凝土靶试验，结果显示：混凝土靶穿深达到1500mm以上。

Claims (10)

1.一种药型罩，该药型罩是由内锥面和外锥面组成的变壁厚结构，所述内锥面的母线为内母线，所述外锥面的母线为外母线，其特征在于，所述内母线和外母线均为多段线段的任意组合，所述线段包括直线和二次曲线；相邻线段之间光滑过渡。

2.如权利要求1所述的药型罩，其特征在于，所述药型罩壁厚的变化规律是：从罩顶到罩底，壁厚呈线性到非线性的变化规律，且壁厚逐渐增加。

3.如权利要求1所述的药型罩，其特征在于，相邻的直线与二次曲线之间相切过渡，相邻的二次曲线与二次曲线之间相切过渡。

4.如权利要求1所述的药型罩，其特征在于，所述二次曲线为圆弧曲线、椭圆曲线或抛物线。

5.如权利要求1所述的药型罩，其特征在于，所述药型罩外锥面的顶部锥角为43°～50°，内锥面的顶部锥角为46°～58°。

6.一种射孔弹弹壳，其特征在于，该射孔弹弹壳内壁的母线由多条直线连接而成，且相邻直线的斜率不同。

7.一种射孔弹弹壳，其特征在于，该射孔弹弹壳内壁的母线由多条线段连接而成，所述多条线段包括直线和圆弧曲线。

8.如权利要求7所述的射孔弹弹壳，其特征在于，所述直线与圆弧曲线之间的过渡为相切过渡。

9.一种超深穿透射孔弹，该射孔弹包括弹壳和药型罩以及封装在壳体与药型罩之间的炸药，所述壳体上设有起爆孔，其特征在于，所述药型罩为权利要求1-5中任一权利要求所述的药型罩，所述弹壳为权利要求6-8中任一权利要求所述的弹壳。

10.如权利要求9所述的超深穿透射孔弹，其特征在于，所述起爆孔包括大径孔和小径孔，所述大径孔、小径孔和射孔弹共轴，且小径孔靠近炸药，所述大径孔的直径大于小径孔的直径；所述大孔径为锥形孔或直孔。

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