CN107605442B

CN107605442B - 高性能双层装药射孔弹

Info

Publication number: CN107605442B
Application number: CN201710898228.0A
Authority: CN
Inventors: 贺建磊; 徐志国; 石前; 吕畅; 朱爱秋
Original assignee: PERFORATING BULLET FACTORY OF DAQING PETROLEUM ADMINISTRATION BUREAU; Daqing Petroleum Administration Bureau; China National Petroleum Corp
Current assignee: DAQING OILFIELD PERFORATION EQUIPMENT Co.,Ltd.; Daqing Petroleum Administration Bureau; China National Petroleum Corp
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: CN107605442A

Abstract

本发明涉及石油勘探开发技术领域，特别涉及一种高性能双层装药射孔弹。该高性能双层装药射孔弹包括：壳体、辅助炸药、主炸药和药型罩；所述壳体外形由上部圆台段和下部圆柱段组成；所述壳体内腔由圆柱形传爆孔、半球腔、圆台腔和圆柱形腔四段依次相接形成，壳体和药型罩之间的腔室形成了辅助炸药的外部形状及主炸药的内部形状。通过少量的高爆速辅助炸药改变了原主炸药的从起爆端依次传爆的顺序，整个主炸药被几乎同时激发，大大的提高了主炸药对药型罩作用的压跨角，激活了原低爆速主炸药的能量；高性能双层装药射孔弹最大头部速度比原设计高6%～30%；药型罩最大动能提高10%～60%；提高了炸药的利用率，增加了射孔弹的穿孔能力。

Description

高性能双层装药射孔弹

技术领域

本发明涉及石油勘探开发技术领域，特别涉及一种高性能双层装药射孔弹。

背景技术

在提高油气井产能的射孔作业中，射孔器的性能是至关重要的，甚至起到决定性作用。射孔器的穿深指标是影响油气井产能的最主要射孔参数之一，提高射孔的深度可以在射孔层段建立更好的油气开采通道，达到提高油气井产能的目的。

射孔弹由炸药、药型罩和壳体三部分组成。其中炸药为射孔弹做功和爆轰穿孔能量源泉，目前常规射孔弹主体炸药为一种，如 RDX (黑索金)、 HMX (奥克托金)、 HNS (六硝基砥)、PYX(皮威克斯)等。这种单一的主体炸药在被引爆后，药柱会在内外同时反应，反应能量只要30%～50%作用于药型罩，用于压垮药型罩，形成射流，其余大部分能量被作用于壳体或径向释放，主体炸药的利用率不高，制约了射孔弹的穿透性能。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供一种高性能双层装药射孔弹，以克服现有射孔弹装药技术中对炸药能量利用率的缺陷。

（二）技术方案

为了解决上述问题，本发明提供一种高性能双层装药射孔弹高性能双层装药射孔弹，其特征在于，包括：壳体、辅助炸药、主炸药和药型罩；

所述壳体外形由上部圆台段和下部圆柱段组成；

所述壳体内腔由圆柱形传爆孔、半球腔、圆台腔和圆柱形腔四段依次相接形成；

壳体和药型罩之间的腔室形成了辅助炸药的外部形状及主炸药的内部形状；

所述辅助炸药的爆速高于主炸药的爆速，其为分布在主炸药外表面的薄药层，药层厚度为0.5～5mm；所述辅助炸药部分或全部覆盖在主炸药的外表面。

优选地，所述壳体由钢、陶瓷或塑料材料制成。

优选地，所述药型罩由含铜的冶金材料制成。

优选地，所述药型罩为金属粉末药型罩，金属粉末为高密度颗粒粉末或低密度颗粒粉末，其中，高密度颗粒为钨、钽或钼；

低密度颗粒为铜、铅、锡、锌或铝。

优选地，所述辅助炸药与主炸药分别为 RDX、 HMX、 HNS、PYX ，且所述辅助炸药的爆速高于主炸药的爆速。

优选地，所述辅助炸药的药层厚度为2mm。

（三）有益效果

本发明提供一种高性能双层装药射孔弹，通过少量的高爆速辅助炸药改变了原主炸药的从起爆端依次传爆的顺序，整个主炸药被几乎同时激发，大大的提高了主炸药对药型罩作用的压跨角，激活了原低爆速主炸药的能量；高性能双层装药射孔弹最大头部速度比原设计高6%～30%；药型罩最大动能提高10%～60%；提高了炸药的利用率，增加了射孔弹的穿孔能力。

附图说明

图1为本发明实施例一高性能双层装药射孔弹结构示意图；

图2本本发明实施例二高性能双层装药射孔弹结构示意图；

图3为本发明实施例三高性能双层装药射孔弹结构示意图。

其中：1、壳体；2：辅助炸药；3：主炸药；4：药型罩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是用来限制本发明的范围。

如图1-3所示，本发明实施例提供一种高性能双层装药射孔弹，该射孔弹包括壳体1、辅助炸药2、主炸药3和药型罩4。

其中，壳体1外形由上部圆台段和下部圆柱段组成，壳体1内腔由圆柱形传爆孔、半球腔、圆台腔和圆柱形腔四段依次相接形成；壳体1和药型罩4之间配合形成了辅助炸药2的外部形状及主炸药3的内部形状，辅助炸药2的爆速高于主炸药3的爆速，其分布在主炸药3外表面的薄药层，药层厚度为0.5～5mm；所述辅助炸药2部分或全部覆盖在主炸药3的外表面。

通过少量的高爆速辅助炸药改变了原主炸药的从起爆端依次传爆的顺序，大大的提高了主炸药对药型罩作用的压跨角，激活了原低爆速主炸药的能量，提高了炸药的利用率，提高了射流速度，增加了射孔弹的穿孔能力。

具体的，射孔弹壳体1为整个射孔弹的载体，辅助炸药、主炸药被封装在壳体与药型罩之间。

壳体1由钢、陶瓷、塑料或其它本领域公知的材料形成。辅助炸药2与主炸药3为RDX (黑索金)、 HMX (奥克托金)、 HNS (六硝基砥)、PYX(皮威克斯)等炸药的不同组合，只需要满足辅助炸药的爆速高于主炸药的爆速即可。

药型罩4组成有传统的以铜基为主冶金材料，及现在常用的金属粉末药型罩，包括高密度颗粒和低密度颗粒，其中高密度颗粒常用为：钨（W）、钽（Ta）、钼（Mo）等，低密度颗粒如铜（Cu）、铅（Pb）、锡（Sn）、锌（Zn）或铝（Al）等。

当炸药引爆后，爆炸力作用于药型罩，并将其从射孔弹开口端以非常高的速度喷射出去，射流穿过套管、水泥环，在地层中形成长的孔道。

一般来说，聚能装药射孔弹通过传爆孔被起爆后，炸药至上而下依次没引爆，在装药中传播的球面散心波与药型罩相遇，爆轰产物驱动药型罩微元加速运动。当药型罩微元以压垮角在轴线会聚时，在会聚处产生高温高压；在一定条件下，产生高速运动的射流。

由经典聚能射流理论：

υ_j为射流速度；υ_０为压跨速度；α为药型罩的半锥角；ß为压跨角。

由此可知压跨角ß越大射流速度越大，本发明通过使用少量的高爆速辅助炸药改变了原主炸药的从起爆端依次传爆的顺序，大大的提高了主炸药对药型罩作用的压跨角ß，激活了原低爆速主炸药的能量，提高了炸药的利用率，提高了射流速度，增加了射孔弹的穿孔能力。

在实际应用中，辅助炸药的对主炸药的覆盖面积存在不同的形式，具体请参见下面的实施例。主炸药的药层厚度和形状则是根据辅助炸药与药型罩外壁或与壳体内腔决定，且要保持原设计，如封闭高度、压入深度等参数不变。通过少量的高爆速辅助炸药改变了原主炸药的从起爆端依次传爆的顺序，整个主炸药被几乎同时激发，这样大大的激活了原低爆速主炸药的能量，提高了炸药的利用率，增加了射孔弹的穿孔能力。

如下表，辅助炸药2与主炸药3不同组合可以是HMX与 RDX、HMX与HNS、RDX与HNS、RDX与TNT等。

一些常用炸药的爆速

炸药	装药密度（g/cm<sup>3</sup>）	爆速（m/s）
			HMX	1.89	9110
RDX	1.77	8640
			PYX	1.76	8260
HNS	1.65	7010
			TNT	1.67	6940

案例：

原射孔弹开口45mm，炸药HNS质量为38g，射孔弹射流最大头部速度为：5929m/s；射孔弹药型罩最大动能为2.33×10¹⁰µj。

实施例一

如图1所示，炸药由辅助炸药HMX和主炸药HNS构成，辅助炸药HMX质量为4g，层厚为2mm，辅助炸药分布于壳体半球腔；传爆孔炸药也为辅助炸药HMX炸药；主炸药HNS质量为34g。双层装药射孔弹射流最大头部速度为：6411m/s，比原设计高8.3%；双层装药射孔弹药型罩最大动能为2.6×10¹⁰µj；比原设计高11.4%。

实施例二

如图2所示，炸药由辅助炸药HMX和主炸药HNS构成，辅助炸药HMX质量为6g，层厚为2mm，辅助炸药分布到壳体圆台腔一半位置；传爆孔炸药也为辅助炸药HMX炸药；主炸药HNS质量为32g。双层装药射孔弹射流最大头部速度为：7092m/s，比原设计高19.9%；双层装药射孔弹药型罩最大动能为3.22×10¹⁰µj；比原设计高37.8%。

实施例三

如图3所示，炸药由辅助炸药HMX和主炸药HNS构成，辅助炸药HMX质量为8g，层厚为2mm，辅助炸药分布到壳体圆台腔一半位置；传爆孔炸药也为辅助炸药HMX炸药；主炸药HNS质量为30g。双层装药射孔弹射流最大头部速度为：7143m/s，比原设计高20.8%；双层装药射孔弹药型罩最大动能为3.65×10¹⁰µj；比原设计高56.5%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高性能双层装药射孔弹，其特征在于，包括：壳体、辅助炸药、主炸药和药型罩；

所述壳体外形由上部圆台段和下部圆柱段组成；

所述辅助炸药为分布在主炸药外表面的薄药层，药层厚度为0.5～5mm；

所述辅助炸药部分或全部覆盖在主炸药的外表面；

所述辅助炸药与主炸药分别为 RDX、 HMX、 HNS或PYX中的一种，且所述辅助炸药的爆速高于主炸药的爆速。

2.如权利要求1所述的高性能双层装药射孔弹，其特征在于，壳体由钢、陶瓷或塑料材料制成。

3.如权利要求1所述的高性能双层装药射孔弹，其特征在于，所述药型罩由含铜的冶金材料制成。

4.如权利要求1所述的高性能双层装药射孔弹，其特征在于，所述药型罩为金属粉末药型罩，金属粉末为高密度颗粒粉末或低密度颗粒粉末，其中，高密度颗粒为钨、钽或钼；低密度颗粒为铜、铅、锡、锌或铝。

5.如权利要求1所述的高性能双层装药射孔弹，其特征在于，所述辅助炸药的药层厚度为2mm。