CN110770530A - 聚能射孔弹衬里、其制造方法以及包含其的聚能射孔弹 - Google Patents

Abstract

包括金属粉末组合物的聚能射孔弹衬里。每种金属粉末可以包括一种或多种粒度，其可以与其他粉末粒度不同。金属粉末可以包括过渡金属粉末、非过渡金属粉末和青铜金属粉末。金属粉末可包括可延展结合金属粉末，例如青铜，以及非延展性结合金属粉末。还公开了包括这种衬里的聚能射孔弹，以及制造聚能射孔弹衬里的方法，以及包括这种聚能射孔弹衬里的聚能射孔弹。

Description

聚能射孔弹衬里、其制造方法以及包含其的聚能射孔弹

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月23日提交的美国临时申请号62/523,991的权益，将其通过引用整体并入本文。

技术领域

一般地描述了由粉末组合物形成的聚能射孔弹(shaped charge)衬里。更具体地，描述了具有聚能射孔弹衬里的聚能射孔弹，所述聚能射孔弹衬里包括金属粉末的组合物。

背景技术

作为完井过程的一部分，套管孔/井眼被打孔，以允许来自岩层(储层)的流体或气体流入井眼。射孔枪管柱组件通过钢丝、钢缆或油管输送射孔(TCP)机构输送到垂直、偏斜或水平井眼中，所述井眼可包括水泥套管和其他管道，并且击发射孔枪以在套管和/或衬管中以及周围的地层区域中形成开孔/射孔。这种地层区域可以包括地下石油和天然气页岩地层、砂岩地层和/或碳酸盐地层。

通常，使用聚能射孔弹在井眼内形成射孔。这些聚能射孔弹可将弹道能量聚焦到目标上，从而在例如钢套管或管道、水泥护套和/或周围的地质地层中产生圆形射孔(在锥形聚能射孔弹的情况下)或狭缝形/线性射孔(在狭缝聚能射孔弹的情况下)。为了形成这些穿孔，聚能射孔弹通常包括位于壳体(即聚能射孔弹壳)的腔中的爆炸/高能材料，其中放置或没有放置衬里。应当认识到，聚能射孔弹的壳、套或壳体与井眼的套管是不同的，井眼的套管在钻井过程之后被放置在井眼中，并且可以被胶结在适当的位置以便在对周围的地层射孔之前使井眼稳定。通常，选择放置在聚能射孔弹盒内的腔中的爆炸材料，使它们具有高的爆炸速度和压力。当启动聚能射孔弹时，爆炸材料爆炸并产生爆炸波，这通常导致衬里(使用时)塌陷并从聚能射孔弹中弹出/排出，从而产生高速度移动的向前移动的射孔材料射流。射孔射流穿过装有炸药的聚能射孔弹壳的开口端，并用于穿过射孔枪的枪体、套管或管状和周围的水泥层，并在周围的目标地质构造中形成圆柱形/锥形的隧道。

通常，衬里包括各种粉末状的金属和非金属材料和/或粉末状的金属合金以及粘合剂，这些经选择可在引爆时产生高能输出或射流速度，并产生扩大的孔(通常称为“大孔”)或深穿透(“DP”)穿孔。然而，这些衬里可能在穿孔通道中留下不期望的衬里材料的残渣/残留物，这会减少和/或阻塞穿孔通道中的流体/气体的流动。此外，由典型衬里形成的射孔射流可能在周围地层中形成压碎区(即，射孔表皮，或圆形射孔/狭缝形穿孔通道与储层之间的碎石层)，其降低了周围地层的渗透性并且又限制了油气从储层的最终流动。

减少团块形成、进一步清理射孔通道和/或去除压碎区域的努力包括使用反应性衬里。这种反应性衬里通常由多种反应性金属制成，所述反应性金属在使用它们的聚能射孔弹爆炸时产生放热反应。

通常用于反应性衬里的粉末金属材料包括铅、铜、铝、镍、钨、青铜及其合金中的一种或多种。例如，在美国专利号3,235,005、美国专利号3,675,575、美国专利号5,567,906、美国专利号8,075,715、美国专利号8,220,394、美国专利号8,544,563和德国专利申请公开号DE102005059934中描述了这类衬里。这些粉末金I属材料中的一些可以是异质的或在衬里中不均匀地分布，这可导致性能降低和/或非几何形状穿孔。这些衬里的另一个共同的缺点是，它们可能无法充分减少团块的形成、清理射孔通道和/或去除在聚能射孔弹爆炸后形成的压碎区。

一些金属衬里材料包括粒径小于50微米的粉末状金属材料，而其他金属衬里材料可包括更大的粒径。在衬里形成过程中难以混合金属可导致衬里结构内具有不均匀区域(即，衬里组合物主要是单个元素而不是均匀混合物的区域)的不精确或不均匀的单个衬里组合物。有时提高衬里的批量生产性的努力遭受了衬套的性能降低。

鉴于与目前可用的利用聚能射孔弹对井眼进行穿孔的方法和装置相关的缺点，需要一种装置和方法，该装置和方法提供用于聚能射孔弹衬里的包括金属粉末的组合物，该组合物能够在聚能射孔弹爆炸时产生足够的能量以引发放热反应。另外，需要能够形成放热反应以产生额外的热能的聚能射孔弹衬里。此外，需要具有金属粉末的均匀组成的衬里和/或包括衬里的聚能射孔弹。最后，需要一种聚能射孔弹衬里，其中其组分允许更有效的射孔射流，而不会显著增加整体聚能射孔弹成本。

发明内容

根据一个方面，本发明的实施方案可以与聚能射孔弹衬里相关。这种聚能射孔弹衬里可产生理想的射孔，以刺激来自储油层/井眼的油气流动，以及穿孔通道的均匀分布，这促进减少从储层的采收时间。

根据一个方面，聚能射孔弹衬里包括两种或更多种过渡金属粉末和一种或更多种非过渡金属粉末的组合物。过渡金属粉末和非过渡金属粉末各自包括一种或多种粒度。根据一个方面，聚能射孔弹衬里包括多种可延展结合金属粉末和非延展性金属粉末的组合物。可延展结合金属粉末和非延展性金属粉末各自包括一种或多种粒度。

本公开的实施方案可以与包括多种金属粉末的聚能射孔弹衬里相关。这样的金属粉末包括青铜、铅、铝和镍。每种金属粉末的存在量小于组合物总重量的40％w/w。另外，每种金属粉末具有不同的粒度。该组合物可以包括以小于组合物总重量的40％w/w的量存在的非金属粉末。任选地，该组合物可以包括与粉末的组合物混合的粘合剂和润滑剂材料。

本公开的其他实施方案与具有壳体的聚能射孔弹、爆炸性载荷(explosive load)和聚能射孔弹衬里相关。壳体具有包括侧壁和后壁的多个壁，它们一起限定了壳体内的中空内部。爆炸性载荷设置在中空内部中，并且聚能射孔弹衬里以将爆炸性载荷保持在聚能射孔弹的中空内部的方式邻近所述爆炸性载荷布置。聚能射孔弹衬里可以基本上如上所述地构造。包括上述衬里的聚能射孔弹显示出提高的性能一致性，以及提高的生产率。

本公开可以进一步与形成聚能射孔弹衬里的方法相关。该方法包括混合金属粉末的组合物以形成均匀的粉末混合物，以及将均匀的粉末混合物形成期望的衬里形状。用于均匀粉末混合物中的金属粉末可以包括两种或更多种具有一种或多种粒度的过渡金属粉末，以及一种或多种也具有一种或多种粒度的非过渡金属粉末。

本实施方案的实施方案可以进一步与具有聚能射孔弹衬里的聚能射孔弹的制造方法相关。该方法包括将爆炸性载荷布置在聚能射孔弹内。聚能射孔弹具有壳体，该壳体具有(一个或多个)侧壁、后壁以及由该侧壁和后壁限定的中空内部。将爆炸性载荷布置在壳体的中空内部内，使得爆炸性载荷邻近后壁、启动点和侧壁的至少一部分。基本上如上所述形成具有金属粉末的组合物的聚能射孔弹衬里。金属粉末各自以小于组合物的40％w/w的量存在于组合物中，并且每种粉末具有一种或多种不同的粒度。该方法还包括将聚能射孔弹衬里安装在壳体的中空内部中并邻近爆炸性载荷，以使爆炸性载荷位于后壁和侧壁与聚能射孔弹衬里之间。

附图说明

通过参考在附图中示出的其特定实施方案将给出更具体的描述。理解这些附图仅描绘了其典型实施方案，因此不应认为是对其范围的限制，将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和说明示例性实施方案，附图中：

图1A是根据一个实施方案的具有金属粉末的组合物的圆锥形聚能射孔弹衬里的剖视图；

图1B是根据一个实施方案的具有金属粉末的组合物的半球形聚能射孔弹衬里的剖视图；

图1C是根据一个实施方案的具有金属粉末的组合物的喇叭形聚能射孔弹衬里的剖视图；

图2是根据一个实施方案的具有聚能射孔弹衬里的狭缝形聚能射孔弹的局部截面透视图；

图3是根据一个实施方案的具有聚能射孔弹衬里的圆锥形聚能射孔弹的透视图；

图4是示出根据实施方案的形成聚能射孔弹衬里的方法的流程图；

图5是示出根据实施方案的形成聚能射孔弹衬里的另一方法的流程图；和

图6是示出根据实施方案的形成包括聚能射孔弹衬里的聚能射孔弹的方法的流程图。

通过下面的详细描述以及附图，实施方案的各种特征、方面和优点将变得更加显而易见，其中在整个附图和文本中，相似的数字表示相似的组件。所描述的各种特征不一定按比例绘制，而是被绘制为强调与一些实施例有关的具体特征。

具体实施方式

现在将详细参考各种实施方案。每个实例以解释的方式提供，并且不意味着限制，并且不构成所有可能实施方案的限定。

为了说明实施方案的特征，现在将在整个公开中介绍和参考实施方案。本领域技术人员将认识到，这些实例是说明性的而不是限制性的，并且仅出于说明目的而提供。

如本文所用，术语“均匀粉末混合物”是指组合物的所有粉末的均匀/均一的粒度分布。具有均匀粉末混合物的衬里可包括1-5％的粉末分布变化，即粒度分布的标准偏差。

如本文所用，“粒度”是指粉末的每个细粒的直径，例如具有大体上球形的细粒的金属/金属粉末，并且还指不规则(非球形)形状的细粒。一种或多种金属粉末可包括两种或更多种不同粒度的细粒，每个粒度在限定的范围内，被称为“粒度分布”。如本文所用，“粒度分布”是指例如当一个细粒的尺寸小于或大于另一细粒的尺寸时粉末的粒度的分配。因此，除非另有说明，否则通篇所使用的术语“粒度”更广泛地指特定粒度分布内的粒度范围，而不是单个粒度。如本领域普通技术人员将理解的，金属粉末的制造商传统上以规定的范围或粒度分布销售粉末。尽管样品中可能存在尺寸变化的单个细粒，但样品中的粒度(或粒度分布)的主要数目将在规定的范围内。在规定的粒度范围内的变异性可以变化约+/-1-5％，并且在一个实施方案中，变化约+/-1-3％。

在说明性实例中并且如从图1A-3所见，示出了用于聚能射孔弹20、30中的衬里10/10’/10”/10”’(统称“10”)。如图2-3所示，聚能射孔弹20、30可包括具有多个壁42的壳/壳体40。所述多个壁可以包括侧壁44和后壁46’、46”，它们一起限定了壳体40内的中空内部/空腔50。壳体40包括内表面47和外表面48。爆炸性载荷60可以沿着聚能射孔弹壳体40的内表面47的至少一部分被定位在壳体40的中空内部50内。根据一方面，衬里10设置与爆炸性载荷60相邻，从而使爆炸性载荷60设置与壳体40的侧壁44和后壁46’、46”相邻。聚能射孔弹20、30具有开口端22和后端(封闭端)24，射流最终通过该开口端22，该后端通常与引爆索70连通。

衬里10可具有多种形状，包括如图1A所示的锥形(例如，衬里10')、如图1B所示的半球形或碗状(例如，衬里10”)、或如图1C所示的喇叭形(例如，衬里10”’)。可以肯定的是，衬里10可以具有任何期望的形状，其可以包括除了本文所引用的形状以外的形状。

当在沿着衬里10的长度的一个或多个位置处测量时，衬里10的组成12可以是基本上均匀的。例如，在衬里10的第一端14处进行的衬里10的成分的测量(即，粉末的类型和每种粉末的粒度)可以与在衬里10的第二端16处进行的衬里10的成分的另一测量相同。在一个实施方案中，衬里10的顶点18(即，第一和第二端14、16之间的中点)包括与第一和第二端14、16中至少一个的成分相同的成分。可以考虑，第一和第二端14、16的成分可以基本相同，而顶点18处的成分可以与衬里10的第一和第二端部14、16的成分不同。

如沿其长度测量的，聚能射孔弹衬里10通常可以具有在大约0.5mm至大约5.0mm之间的范围内的厚度T/T1/T2(通常为“T”)。如图1A和1B所示，厚度T沿着衬里长度L是均匀的。在可选实施方案中并且如图3所示，厚度T沿着衬里长度L变化，例如具有更靠近壳体40的壁更大/更厚的厚度T2，以及更靠近聚能射孔弹20、30的中心(或衬里的顶点18)减小或变更薄的厚度T1。此外，在一个实施方案中，衬里10(例如，衬里10')可以延伸穿过腔50的整个直径，如图1A-1C所示。在可选的实施方案(未示出)中，衬里10’/10”/10”’可以仅部分延伸穿过腔50的直径，使得其不完全覆盖爆炸性载荷60。

另外，例如在图1A-1C中看到的示例性衬里10的组合物可以形成为单层(如所示)。在可选的实施方案中，衬套10'可具有多个层(未示出)。多层衬里的一个例子在美国专利第8,156,871号中公开，在此以与本公开一致的程度通过引用并入本文。

根据一个方面，聚能射孔弹衬里10通常由粉末14的组合物12形成。粉末可以通过任何粉末生产技术形成，例如研磨、粉碎、雾化和各种化学反应。组合物12中的每种粉末14可以是粉末状的纯金属或金属合金。粉末14各自以小于组合物12中粉末14的总重量的40％w/w的量存在。在一个实施方案中，组合物12是金属粉末的掺混混合物。金属粉末的掺混混合物可具有高达约11g/cm³的堆密度。在一个实施方案中，组合物中所有共混粉末的堆密度为约8g/cm³，或者约6g/cm³。在一个实施方案中，堆密度为约4g/cm³至约5g/cm³。

根据一方面，组合物12包括两种或更多种过渡金属粉末、一种或更多种非过渡金属粉末和青铜金属粉末。过渡金属粉末、非过渡金属粉末和青铜金属粉末的每种粉末在组合物12中的存在量为小于组合物12中粉末14总重量的40％w/w。每种过渡金属粉末可以为组合物12总重量的约5％w/w至约20％w/w，或者为组合物12的总重量的约10％w/w至约20％w/w。每种非过渡金属粉末可以是组合物12总重量的约5％w/w至约39％w/w。在一个实施方案中，过渡金属粉末与非过渡金属粉末的比率为约1：3。例如，过渡金属粉末可以是组合物12总重量的约10％w/w，而非过渡金属粉末可以是组合物12总重量的约30％w/w。青铜金属粉末与非过渡金属粉末的比例可以为约1：1。例如，青铜金属粉末占组合物总重量的约39％w/w，而非过渡金属粉末也占组合物总重的约39％w/w。每种类型的粉末可包括与另一种粉末的粒径相同或不同的粒径。例如，青铜金属粉末可包括大于75微米至约100微米的粒度，而过渡金属粉末之一包括大于125微米至约150微米的粒度。组合物12中粉末14的粒度的差异可有助于促进粉末(特别是金属粉末)在整个衬里结构中的均匀/均质混合物，这可有助于改善在聚能射孔弹20、30爆炸时由衬里10形成的高速/高能量射流。

在一个实施方案中，两种或多种过渡金属粉末和一种或多种非过渡金属粉末包括一种或多种不同的粒度。青铜金属粉末包括两种或更多种粒度。在组合物12中使用不同的粒度有助于增加金属粉末的固结，在混合和压制之后增加所得组合物12的均匀性/均质性，并最终增强聚能射孔弹衬里10的射流形成。衬里组合物中的这种均匀性还可以在聚能射孔弹20/30爆炸时产生更均匀的流体动力射流。衬里10中的粒度的分布还可以帮助促进衬里10的一致的塌陷过程，从而帮助提高在其中使用它们的聚能射孔弹20、30的性能。在一个实施方案中，在聚能射孔弹20、30爆炸时形成的热能可以使组合物12的一些粉末熔化，和/或至少减小粉末的各个颗粒中的内部应力，这也可以改善射流的形成。并增强其均匀性。另外，所利用的不同粒度也可以增加/改善密度并降低衬里10的孔隙率。

考虑过渡金属包括一种或多种粒度，例如大于0微米至最大约75微米、大于75微米至约100微米、大于100微米至约125微米、大于125微米至约150微米、大于150微米至约200微米以及大于200微米至约250微米的粒度。过渡金属粉末可包括任何高电负性金属。这样的金属以及在组合物12内的其他金属14彼此化学键合。在一个实施方案中，两种或更多种过渡金属粉末包括铜、镍、钼、钨、钛和铁中的至少一种。当两种或更多种过渡金属粉末包括镍时，镍具有至少一种粒度，其可以是大于0微米至高达约75微米、大于75微米至约100微米以及大于100微米至约150微米的一种。

在一个实施方案中，一种或多种非过渡金属粉末包括一种或多种粒度。这类粒度可以是大于0微米至最大约50微米、大于50微米至约75微米、大于75微米至约125微米、大于125微米至约150微米、大于150微米至约200微米以及大于200微米至约300微米的一种。在一个实施方案中，非过渡金属粉末包括铝、铅和锡中的至少一种。

当一种或多种非过渡金属粉末包含铅时，铅具有两种或更多种不同的粒度。这类粒度可以是大于0微米至最大约50微米、大于50微米至约75微米、大于75微米至约125微米、大于125微米至约150微米、和大于150微米至约300微米的一种。铅金属粉末可以包括第一粒度和与第一粒度不同的第二粒度。第一粒度可以选自大于0微米至大约50微米、大于50微米至大约75微米以及大于75微米至大约125微米的组，而第二粒度为大约150微米至约300微米。第一粒度与第二粒度的比率为约1：1，每种粒度均被彻底且均匀地分散在组合物12内。例如，第一粒度可以为组合物总重量的约19％w/w，而第二粒度也可以为组合物总重量的约19％w/w。

当一种或多种非过渡金属粉末包括铝时，铝占组合物12总重量的约3％至约10％w/w。铝包括至少一种粒度，其可以是大于0微米至高达约50微米、大于50微米至约75微米、大于75微米至约125微米以及大于125微米至约150微米中的一种。

青铜金属粉末可高达组合物12总重量的约39％w/w。青铜金属粉末可包括两种或更多种不同的粒度。粒度可以是大于75微米至约100微米、大于100微米至约125微米、大于125微米至约150微米、大于150微米至约200微米以及大于150微米至约300微米之一。在一个实施方案中，青铜金属粉末具有三种粒度。第一粒度大于150微米至约200微米，第二粒度大于125微米至约150微米，并且第三粒度大于100微米至约125微米。当将第一和第二粒度组合时，第三粒度与组合的第一和第二粒度的比率为约1：3。例如，第一粒度可以为组合物总重量的约18％w/w，而第二和第三粒度中的每一个都为组合物总重量的约9％w/w。

本公开的实施方案还涉及聚能射孔弹衬里10，其包括粉末14的组合物12。组合物12包括多种可延展的结合金属粉末和非延展性的金属粉末。如本文所用，术语“可延展的”是指在施加压缩力例如冲压、锤击、锻造、压制或轧制成薄片/条带时弯曲/变形而不会断裂、破裂或以其他方式发展物理/结构缺陷的材料。根据一个方面，可延展的结合金属粉末包括铜、铅、铁、锡、铝、锌等中的一种或多种。非延展性金属粉末可包括镍、钢、铁、钨、钛、钼等中的一种或多种。可延展的结合金属粉末和非延展性的金属粉末可以通过任何已知的粉末形成方法来形成，例如上文关于过渡和非过渡金属粉末所述的那些。

组合物12是可延展金属粉末和非延展性金属粉末的掺混混合物。每种可延展性结合金属粉末和非延展性性金属粉末可以根据其与组合物12中的其他粉末放热反应的能力来选择。组合物12的每种可延展结合金属粉末和非延展性金属粉末的存在量小于组合物12中粉末14的总重量的40％w/w，可选地组合物12总重量的约5％w/w至约39％w/w。在一个实施方案中，每种可延展结合金属粉末占组合物12总重量的约5％至约20％，而每种非延展性金属粉末占该组合物12总重量的约5％至约39％w/w。每种可延展结合金属粉末可以占组合物12总重量的约10％至约20％。虽然组合物12的每种粉末14可以具有不同的堆密度，但是当混合时，金属粉末的堆密度总计最高为约11g/cm³。在一个实施方案中，组合物中所有共混粉末的堆密度为约8g/cm³，或者约6g/cm³。在一个实施方案中，堆密度为约4g/cm³至约5g/cm³。当将可延展性和非延展性结合粉末压缩在一起以形成衬里10时，压缩粉末具有高达约10g/cm³的压缩密度。

每种可延展结合金属粉末和每种非延展性金属粉末包括具有不同粒度的粉末。可延展结合金属粉末可包括与一种或多种非延展性金属粉末的粒径相同或不同的粒径。例如，一种可延展的结合金属粉末可包括大于125微米至约150微米和大于200微米至约250微米的两种粒度，而一种非延展性的金属粉末具有大于0微米至高达约75微米的粒度。或者，可延展的结合金属粉末中的至少一种可包括与一种非延展性的金属粉末的粒径范围相同的粒径。在两种情况下，不同的粒度有助于促进粉末14在组合物12中的可结合性和均匀分布。当均匀分布时，粉末被更致密地压实，并形成能够形成具有更均匀/均一分布的射孔通道的衬里，从而增强了流体或气体进入井眼的流动特性。

可延展结合金属粉末包括一种或多种不同的粒度。可以以各种量(即，非零量)提供此类粒度，并且可以是大于0微米至高达约75微米、大于75微米至约100微米、大于100微米至约125、大于125微米至约150微米、大于150微米至约200微米、大于200微米至约250微米以及大于250微米至约300微米之一。

可延展的结合金属粉末包括青铜金属粉末。青铜金属粉末包括两种或更多种不同的粒度范围，例如，粒度是大于75微米至约100微米、大于100微米至约125微米、大于125微米至约150微米和大于150微米至约200微米的一种。在一个实施方案中，青铜金属粉末包括三种粒度，即大于150微米至约200微米的第一粒度、大于125微米至约150微米的第二粒度和大于100微米至约125微米的第三粒度。当将第一和第二粒度组合时，第三粒度与青铜金属粉末的第一和第二粒度的比率为约1：3。换句话说，青铜金属粉末的第一粒度的约50％大于150微米至约200微米，约25％大于125微米至约150微米，且约25％大于100微米至约125微米。例如，第一粒度可以为组合物总重量的约19％w/w，而第二和第三粒度中的每一个都为组合物总重量的约9.5％w/w。可以肯定的是，青铜金属粉末可替代地包括四种或更多种粒度，并且替代地包括五种或更多种粒度。青铜粉末的不同粒度范围可以帮助确保将青铜粉均匀混合在一起以及在组合物12内。尽管上面已经提供了用于青铜金属粉末的粒度，但是可以基于组合物12中的其他粉末14以及基于特定应用的需求来选择青铜粉末的粒度。

在一个实施方案中，多种可延展的结合金属粉末包括一种或多种不同类型的粉末。当可延展的结合金属粉末包括多于一种类型的粉末例如钛和铝时，钛粉末的粒径可以不同于铝的粒径。可替代地，钛可以包括两种或更多种不同的粒度范围，其中至少一种可以与铝的粒度范围相同。

根据一个方面，当可延展的结合金属粉末包括铅时，铅可以包括两种粒度。第一粒度与第二粒度的比率可以为约1：1。例如，第一粒度可以为组合物总重量的约19％w/w，而第二粒度也可以为组合物12总重量的约19％w/w。铅金属粉末的第一粒度可以大于0微米至约125微米，而第二粒度可以为约150微米至约300微米。

在一个实施方案中，非延展性的金属粉末包括一种或多种不同的粒度。粒度可以是大于0微米至高达约50微米、大于50微米至约75微米、大于75微米至约125微米以及大于125微米至约150微米中的一种。当非延展性金属粉末包括镍时，镍金属粉末可以占组合物12的总重量的5％至25％w/w，并且可以包括大于0微米至高达约50微米、大于50微米至约75微米以及大于75微米至约125微米的至少一种粒度。

本公开的实施方案还涉及聚能射孔弹衬里10，其包括金属粉末14的组合物12。选择金属粉末14以确保衬里10能够产生放热反应，并且每种金属粉末以小于组合物12总重量的约40％w/w的量存在于组合物12中。每种金属粉末14基于金属的性质而选择，并且包括至少一种粒度，该粒度被选择来帮助促进组合物12的均匀性，并且在某些情况下有助于衬里10的均匀性。金属粉末14的组成物12是具有高达约11g/cm³的堆密度的掺混混合物。在一个实施方案中，组合物中所有共混粉末的堆密度为约8g/cm³，或者约6g/cm³。在一个实施方案中，堆密度为约4g/cm³至约5g/cm³。

多种金属粉末14包括青铜金属粉末，其含量高达组合物12的总重量的39％w/w，并且具有两种或更多种粒度。粒度可以是大于75微米至约100微米、大于100微米至约125微米、大于125微米至约150微米、大于150微米至约200微米以及大于200微米至约250微米之一。根据一个方面，青铜金属粉末包括三种或更多种粒度，或者四种或更多种不同粒度，或者五种粒度。每种粒度可以选自上文提到的粒度，使得青铜金属粉末共同包括大于0微米至大约250微米之间的粒度。可以肯定的是，青铜金属粉末可以包括本文中未描述的粒度，只要该粒度有助于促进均质的衬里组合物即可。

青铜金属粉末可包括三种粒度。第一粒度大于150微米至约200微米，第二粒度大于125微米至约150微米，并且第三粒度大于100微米至约100微米。如上所述，当将第一和第二粒度组合时，青铜金属粉末的第三粒度与第一和第二粒度之比约为1：3。在该配置中，如果组合物12的总重量的15％w/w是第一粒度，则第二和第三粒度各自是组合物12的总重量的7.5％w/w。

在一个实施方案中，金属粉末14包括铅金属粉末。在该实施方案中，铅金属粉末与上述铅金属粉末相似。因此，出于方便而非限制的目的，这里不再讨论上述铅金属粉末的各种特征、属性和特性。

在一个实施方案中，铅金属粉末的存在量高达组合物12总重量的39％w/w，或者5％w/w至约39％w/w。铅金属粉末包括多种粒度。铅金属粉末可以包括两种粒度(即，第一粒度和第二粒度)。铅金属粉末的第一粒度与第二粒度的比率可以为大约1：1，每个粒度与上述铅金属粉末的粒度相似。在至少一个实施方案中，铅金属粉末的第一和第二粒度之间没有重叠。根据一个方面，铅金属粉末包括三种或更多种粒度，每个粒度选自前述的第一和第二粒度。

金属粉末14包括铝金属粉末。与青铜和铅金属粉末相比，铝金属粉末占组合物12总重量的至多约10％w/w。在一个实施方案中，铝金属粉末为组合物12的总重量的约5％至约10％w/w。铝金属粉末可包括几种粒度，即，两种或更多种粒度是大于0微米至高达约50微米、大于50微米至约75微米、大于75微米至约125微米以及大于125微米至约150微米中的一种。

金属粉末14还包括镍金属粉末，其占组合物12总重量的约10％至约25％w/w。在一个实施方案中，镍金属粉末的存在量高达组合物12总重量的约20％w/w。类似于上文所述的其他金属粉末14，镍金属粉末可包括大于50微米至约75微米、大于75微米至约125微米以及大于125微米至约150微米之一的粒度。

根据一个方面，组合物12包括钼、钨、钛和铁中的至少一种。每种可包括一种或多种不同的粒度，以进一步帮助粉末在组合物12中的可结合性。

当组合物12包括金属粉末14时，它可以进一步包括非金属粉末。与金属粉末类似，在一个实施方案中，非金属粉末的存在量小于组合物12总重量的40％w/w。非金属粉末包括不同的粒度。

根据一个方面，组合物12包括粘合剂和润滑剂材料中的至少一种，它们均均匀地分散在组合物12内。根据一个方面，粘合剂和润滑剂增强了组合物12中粉末的可加工性。粘合剂和润滑剂可有助于在组合物12中有效混合和分配不同的金属和非金属粉末。它们可以帮助防止在组合物12中形成结块，从而使衬里10沿其长度L和厚度T的任何部分具有相同的性能。粘合剂可以由上述铅金属粉末形成，并且可以以上述数量存在。考虑合适的粘合剂可包括聚合物树脂或粉末、蜡等。根据一个方面，粘合剂也可以是油基材料或软金属，例如铅和铜。根据一方面，石墨粉末或油基材料可以用作润滑剂。润滑剂的存在量最高为组合物12总重量的约1.5％w/w，并有助于粘结一种或多种粒度低的组合物12中的粉末，使得在混合过程中，降低了由于粉末的细度或低粒度而造成的粉末损失的风险和/或对工作环境的潜在污染。当聚能射孔弹衬里10包括油基材料时，该材料有助于防止衬里10的氧化。即使存在痕量的油基材料，也有助于组合物12的粉末(具有各种粒度)的彻底共混/混合。

本公开的衬里的实施方案可以用于结合有上述聚能射孔弹衬里10的各种聚能射孔弹20、30中。如所指出的，图2的聚能射孔弹是狭槽形聚能射孔弹20，其具有开口端22以及形成在其平坦后壁46’的封闭端24。相比之下，图3的聚能射孔弹是具有开口端22和圆锥形后壁46”的锥形聚能射孔弹。聚能射孔弹通过引爆索70引爆，引爆索70邻近后壁46’、46”的区域并且连通于放置在聚能射孔弹的腔体(中空内部)内的爆炸性载荷。

图2-3示出了聚能射孔弹20、30，其包括限定了空腔50的壳体40。根据一个方面，聚能射孔弹20、30包括布置在壳体40的空腔50内的爆炸性载荷60。聚能射孔弹衬里10可邻近爆炸性载荷60布置，从而将爆炸性载荷60保持在壳体40的腔50内。虽然图2-3的聚能射孔弹被显示为圆锥形构造10’，但衬里10也可以存在为半球形构造10”，如图1B所示。当然，上述衬里10可以用于任何形状的聚能射孔弹。衬里10可以包括包含金属粉末的组合物12。因此，本公开的聚能射孔弹衬里10可用于多种目的，例如，将爆炸性载荷60保持在适当位置直到爆炸，并加重对周围地质地层的爆炸作用。

为了方便起见，而不是限制的目的，聚能射孔弹套10的一般特性在上面相对于图1A-1C已说明，此处不再赘述。

尽管每个聚能射孔弹衬里10可以使用多种粒度，但已经发现上述粒度有助于在组合物12中提供更均匀的粉末混合物，从而增强了聚能射孔弹衬里10的在聚能射孔弹20、30爆炸时形成可重现的高能输出或射流速度的能力。

此外，所利用的组合物12可以帮助衬里10通过两种或多种粉末和组分之间的化学和/或金属间反应产生能量。这样的反应也可在组合物12的一种或多种成分与周围地层的一部分(例如井眼流体和/或地层流体)之间发生。反应可以包括两种或更多种粉末之间的放热反应。反应可以在约400℃至约700℃的温度下或在相对较低的温度下发生，并且可以帮助产生额外的能量，即，不是通过活化聚能射孔弹20、30的爆炸性载荷60而形成的能量。额外的能量可以将聚能射孔弹衬里10的总能量提高到有助于促进穿孔通道内的第二反应的温度水平。该第二反应可以是放热反应和金属间反应，其产生的能量比形成射流的初始爆炸更少、相同或更多。换句话说，第二反应可能需要较高的着火温度，但是最终结果可能是衬里10更一致地塌陷，这导致聚能射孔弹20、30的性能更加可靠。

可以根据由洛克希德·帕洛阿尔托研究实验室编写的、标题为技术报告AFATL-TR-71-87的技术报告(日期为1971年7月)根据题为“放热金属间反应的燃烧势”的技术报告中提供的数据形成典型反应。不受理论的束缚，还考虑在组合物12的三种或更多种粉末之间可发生另外的反应，例如，在铜、铝和钛之间以及在铜、钛和碳之间。

衬里10的组合物12经历放热反应，其可以甚至在较低能量下发生，如在聚能射孔弹20、30中，包括当在爆炸性载荷60中使用小量或降低量的爆炸材料或较低能量的爆炸材料时。如图2所示，并且根据一个方面，用于聚能射孔弹20、30中的爆炸性载荷60可包括一次爆炸性载荷62和二次爆炸性载荷64。一次爆炸性载荷62可以被定位在二次爆炸性载荷64和聚能射孔弹20的后壁46’之间，邻近布置在后壁46’处的启动点49。替代地，如图3所示，爆炸性载荷60是邻近启动点49的单层炸药材料。尽管图2和3分别示出了单个启动点49，但是可以预见的是，可以在聚能射孔弹20、30中设置两个或更多个启动点49。引爆索70(可选地由引导构件80对准)可邻近启动点。虽然在图3的锥形聚能射孔弹30中未示出，但可以考虑的是，根据应用的需要，这种锥形聚能射孔弹还可以包括一次和二次爆炸性载荷62、64。

现在转到图4，示出了形成聚能射孔弹衬里的方法100。方法100包括混合140粉末组合物以形成粉末混合物。粉末的组合物可以包括上述的任何组合物，例如过渡金属粉末、非过渡金属粉末和青铜金属粉末。在一个实施方案中，该组合物包含可延展结合金属粉末和非金属结合粉末。每种金属粉末的存在量可小于组合物总重量的40％w/w。每种粉末可以包括一种或多种粒度，并且在一些实施方案中，可以包括两种或更多种粒度。所使用的过渡和非过渡金属粉末、青铜金属粉末以及可延展的结合金属粉末和非延展性金属粉末基本上如上所述，因此，在此不描述它们的特征。粉末的粒度在混合140步骤中尤其关键，因为选择的粒度有助于形成粉末共混物，其可以是均匀的粉末共混物。使用混合器彻底混合粉末，并且可以以约2转/秒(revs/sec)到约4,000转/秒，或者在约1,000转/秒和3,000转/秒之间并且或者在大约2转/秒到大约2,000转/秒之间的速度混合粉末。一旦混合，就将均匀的粉末共混物形成160为期望的衬里形状，例如图1A所示的圆锥形、图1B所示的半球形或碗形、图1C所示的喇叭形。可以通过使用最大约1,500kN的力压缩162粉末混合物来形成衬里形状。可以将粉末共混物烧结164以形成期望的衬里形状。

图5是示出形成聚能射孔弹衬里的另一种方法101的流程图。如上文所述和图4所示，可以通过混合140粉末的组合物来形成均匀的粉末混合物，所述粉末例如过渡金属粉末、非过渡金属粉末、青铜金属粉末、可延展的结合金属粉末和非延展性的金属粉末。粉末可包括与混合步骤一起有助于形成均匀粉末共混物的粒度。之后将粉末共混物形成160为期望的衬里形状。当任何类型的粉末包括两种或更多种粒度时，可以混合粉末以使粒度彼此结合。例如，当青铜金属粉末包括两种或更多种粒度时，方法101包括单独混合142青铜金属粉末，使得其所有粒度被组合在一起。类似地，当组合物包括具有两种或更多种粒度的铅金属粉末时，也分别混合144包括两种或更多种粒度的铅金属粉末。此后，将单独混合的青铜金属粉末和单独混合的铅金属粉末混合166，然后将组合物的所有粉末混合140在一起。在一个实施方案中，方法101包括在形成160期望的衬里形状之前，将粘合剂和润滑剂材料与组合物结合148。可以通过压缩162均匀粉末混合物或烧结164均匀粉末混合物来将衬里形成为期望的衬里形状。

本公开的实施方案还描述了一种形成聚能射孔弹的方法200，该聚能射孔弹包括上述任何一种聚能射孔弹衬里。如图6的流程图中所示，方法200包括将爆炸性载荷240布置在聚能射孔弹壳体的中空内部内。在这种构造中，爆炸性载荷邻近聚能射孔弹的后壁、启动点和侧壁的至少一部分。爆炸性载荷包括一种或多种布置在空心内部的炸药粉末。炸药粉末可松散地放置在空心内部。在一个实施方案中，爆炸性载荷以在大约20kN至大约1,000kN之间，或者在大约30kN至大约700kN之间的力被挤压242在壳体的中空内部中。

根据一个方面，方法200还包括提供包括金属粉末组合物的聚能射孔弹衬里。每种金属粉末的存在量小于组合物的40％w/w，并且包括一种或多种不同的粒度。考虑的组合物基本上如上文关于图1A-1C和2-3所示的聚能射孔弹衬里10所描述。可以根据上文描述并在图4-5中示出的方法100/101中的任一种形成260聚能射孔弹衬里。在一个实施方案中，形成260聚能射孔弹衬里的步骤包括向组合物中添加262润滑剂和粘合剂中的至少一种，以约5转/秒至约4,000转/秒的速度混合264包含润滑剂和/或粘合剂的组合物以形成均匀的粉末共混物，并将粉末共混物压缩266成所需的衬里形状。将聚能射孔弹衬里安装280到壳体的中空内部中，邻近爆炸性载荷，从而爆炸性载荷被固定在中空内部之内，并位于后壁和聚能射孔弹衬里之间。安装聚能射孔弹衬里，使其邻近爆炸性载荷，并且可以将其压缩到爆炸性载荷上，以使爆炸装料位于后壁和侧壁与聚能射孔弹衬里之间。

尽管形成聚能射孔弹衬里的方法100/101和形成包括聚能射孔弹衬里的聚能射孔弹的方法200描述了包含过渡金属和非过渡金属粉末的组合物，但可以肯定的是，该组合物可以包括具有基本上如上所述的粒度的可延展的和非延展性的金属粉末。

实施例1

根据本公开的实施方案，可以制造用于聚能射孔弹衬里中的各种组合物12。表1中所示的实施例中给出的百分比基于组合物12中粉末的总％w/w，并且不包括对可能使用的最小量的加工油或润滑剂的提及。这样的油或润滑剂在最终混合物中的存在量可以为组合物12中粉末的总％w/w的约0.01％至1％。组合物12可包含以下粉末组分，每种组分具有选定的粒度。

表1

表1中提供的组合物12–样品组合物–可以包括两种过渡金属粉末、两种或多种具有最多五种粒径的非过渡金属粉末以及青铜金属粉末。在至少一个实施方案中，样品组合物包括两种或更多种粒度的青铜金属粉末。样品组合物可以包括一种具有两种粒度的过渡金属粉末，或者两种各自具有不同粒度的过渡金属粉末。非过渡金属粉末可以提供至多五种粒度。在至少一个实施方案中，提供了两种非过渡金属粉末。非过渡金属可以包括铅和铝。铅金属粉末可以包括与铝金属粉末的粒径重叠的粒径。青铜金属粉末可包括多种粒度，其可以包括以下一种或多种：>100μm至约125μm、>125μm至约150μm和>150μm至约200μm。可以以组合物12的总重量的约5％至约25％w/w提供青铜金属粉末的每种粒度。

组合物12中可以使用各种粉末。例如，可以使用具有球状形状/构型的粉末和具有不规则形状的粉末。对于组合物12中具有两种或更多种粒度的特定粉末，在一个实施方案中，至少一种粒度包括球形粉末，而一种或多种其他粒度包括一种或多种不规则形状的粉末。例如，>100μm至约125μm之间粒度的青铜金属粉末可以包括不规则形状的粉末，而>150μm至200μm之间粒度的青铜金属粉末可包括球形粉末。

不受理论的束缚，据信在粒度和组合物12的粉末的％w/w之间存在协同作用。表1中列出的粒度数据是通过广泛的测试以及材料规格和数据表的分析而生成的，可以通过题为“粒度分析-图像分析方法”并由技术委员会ISO/TC 24制作的动态图像分析ISO 13322-2的测量原理进行测量。尽管为每种类型的粉末提供了各种粒度，但是在替代实施方案中可以预见，两种或更多种粉末可以包括相同的粒度。

实施例2

一般地配置样品聚能射孔弹以展示结合有根据本文所述实施方案制成的衬里的聚能射孔弹的性能。每个聚能射孔弹包括壳体/外壳，以及在壳体的后壁中形成的启动点。爆炸性载荷布置在中空内部，并且不同组成和粒度的粉末的衬里位于爆炸性载荷附近。引爆索位于启动点附近。将聚能射孔弹引爆，测量入口孔的直径和射流的长度，并进行生产率比评估。表2中给出的值代表在聚能射孔弹爆炸时进行的测量和评估的结果。

样品B、D和E中使用了两组可商购的(或已确立的衬里)，每个衬里均包含各种粉末。然而，样品A和C均包括具有至少一种具有两种或更多种粒径的粉末的衬里，并且至少一种粉末包括与另一种粉末的粒径不同的粒径。在样品A和C中，衬里包括具有三种粒度的青铜、具有两种粒度的铅和具有一种粒度的镍和铝。

表2

为了获得表2中所示的数据，使用厚度为0.5英寸的钢制套管试样在API 19b第IV节设置中测试了聚能射孔弹。将钢试样放置在与厚度为0.75英寸的水泥/混凝土护套或层相邻的位置，并且将水泥护套与具有高强度和低孔隙率的天然砂岩目标相邻。引爆聚能射孔弹，以使射流穿透钢试样、混凝土护套和砂岩目标，并根据API 19b剖面测试要求测量在砂岩目标中形成的穿孔通道和生产率。表2中的结果表明，目标穿透深度的增加不一定等同于生产率的提高。另一方面，穿孔通道的几何形状在提高生产率方面起着重要作用。值得注意的是，样品A和C的生产率比样品B、D和E提高。结果还表明，样品A和C的放热反应形成了射孔通道，与样品B、D和E相比，这提供了有利于良好流动性能的几何形状。

示出的设备的组件不限于本文描述的具体实施方案，而是作为一个实施方案的一部分示出或描述的特征可在其它实施方案上使用或与其它实施方案结合使用以产生又一实施方案。预期设备包括这类修改和变化。进一步地，方法中描述的步骤可与本文描述的其它步骤独立地并且分开地使用。

尽管已经参考具体实施方案描述了设备和方法，但是本领域技术人员将理解，在不脱离预期的范围的情况下可进行各种改变并且可用等同物代替其元件。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定情况或材料适应本文中的教导。

在本说明书和随后的权利要求中，将参考具有以下含义的多个术语。除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一个”、“一种”和“所述”包括复数对象。此外，对“一个实施方案”、“一些实施方案”、“实施方案”等的引用不旨在被解释为排除也并入有所述特征的附加实施方案的存在。如本文在整个说明书以及权利要求书中所使用的近似类语言可以应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，通过如“约”的术语修饰的值不限于所指定的精确值。在一些情况下，近似类语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。如“第一”、“第二”、“上部”、“下部”等的术语用于将一个元件与另一个元件识别，并且除非另有指定，否则并不意味着指代元件的特定顺序或数量。

如本文所使用，术语“可”和“可以是”指示一组情形内的发生可能性；指定性质、特性或功能的拥有；和/或通过表达与认定的动词相关联的能力、技能或可能性中的一个或多个来认定另一动词。因此，“可”和“可以是”的使用指示修改后的术语明显适当、有能力或适合于所指示能力、功能或用途，同时考虑在一些情况下修改后的术语可能有时不适当、不能或不合适。举例来说，在一些情况下，可预计事件或能力，而在其它情况下，事件或能力无法发生--通过术语“可”和“可以是”取得此区别。

如在权利要求中所使用的，单词“包含”及其语法变体在逻辑上还针对且包括变化的和不同的程度的短语，如例如但不限于，“基本上由...组成”和“由...组成”。必要时，提供了范围，并且这些范围包括它们之间的所有子范围。预期这些范围的变化自身将启发具有本领域中的一般技术的从业者，且在尚未献给公众的情况下，所附权利要求应覆盖那些变化。

科学和技术的进步可使由于语言的不精确性而现在未考虑的等同形式和替代形式成为可能；这些变化应由所附权利要求书覆盖。本书面描述使用实例来公开了衬里、包括衬里的聚能射孔弹和制造方法，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践这些，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。其可申请专利保护的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等同结构要素，那么它们意图在权利要求书范围内。

Claims (20)

1.一种包含粉末组合物的聚能射孔弹衬里，所述组合物包含：

两种或多种过渡金属粉末，每种过渡金属粉末具有一种或多种选自以下的粒度：

大于0微米至大约75微米；

大于75微米至约100微米；

大于100微米至约125微米；

大于125微米至约150微米；

大于150微米至约200微米；和

大于200微米至约250微米；

一种或多种非过渡金属粉末，每种非过渡金属粉末包含一种或多种选自以下的粒度：

大于0微米至大约50微米；

大于50微米至约75微米；

大于75微米至约125微米；

大于125微米至约150微米；

大于150微米至约200微米；和

大于200微米至约300微米；和

青铜金属粉末，其包括两种或更多种选自以下的粒度：

大于75微米至约100微米；

大于100微米至约125微米；

大于125微米至约150微米；

大于150微米至约200微米；和

大于200微米到大约300微米，

其中每种粉末在组合物中的存在量小于组合物中粉末总重量的约40％w/w。

2.根据权利要求1所述的聚能射孔弹衬里，其中所述金属粉末的组合物是包括堆密度至多约11g/cm³的掺混混合物。

3.根据权利要求1-2所述的聚能射孔弹衬里，其中：

所述两种或更多种过渡金属粉末包括铜、镍、钼、钨、钛和铁中的至少一种；和

所述一种或多种非过渡金属粉末包括铝和铅中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚能射孔弹衬里，其中：

每种过渡金属粉末的存在量为组合物总重量的约5％w/w至约20％w/w；和

每种非过渡金属粉末的存在量为组合物总重量的约5％w/w至约39％w/w。

5.根据权利要求3所述的聚能射孔弹衬里，其中当所述一种或多种非过渡金属粉末包括铅时，铅的存在量为所述组合物总重量的约20％至约39％w/w，并且包括两种或更多种粒度，所述粒度包括：

大于0微米至大约50微米；

大于50微米至约75微米；

大于75微米至约125微米；

大于150微米至约200微米；和

大于200微米至约300微米。

6.根据权利要求3和5中任一项所述的聚能射孔弹衬里，其中当所述两种或更多种过渡金属粉末包括镍时，所述镍包括至少一种选自以下的粒度：

大于0微米至大约75微米；

大于75微米至约100微米；和

大于100微米至约150微米。

7.根据权利要求3和5中任一项所述的聚能射孔弹衬里，其中当所述一种或多种非过渡金属粉末包括铝时，所述铝包括至少一种选自以下的粒度：

大于0微米至大约50微米；

大于50微米至约75微米；

大于75微米至约125微米；和

大于125微米至约150微米。

8.根据前述权利要求中任一项所述的聚能射孔弹衬里，其中所述青铜金属粉末包括：

大于150微米至约200微米的第一粒度；

大于125微米至约150微米的第二粒度；和

大于100微米至约125微米的第三粒度，

其中将第一和第二粒度组合，并且第三粒度与组合的第一和第二粒度的比率为约1：3。

9.一种包含粉末组合物的聚能射孔弹衬里，所述组合物包含：

多种可延展结合金属粉末，其包括青铜，以及铜、铅、铁、锡、铝和锌中的一种或多种，其中每种可延展结合金属粉末包括一种或多种粒度，所述粒度包括：

大于0微米至大约75微米；

大于75微米至约100微米；

大于100微米至约125微米；

大于125微米至约150微米；

大于150微米至约200微米；

大于200微米至约250微米；和

大于250微米至约300微米；和

非延展性金属粉末，其包括一种或多种粒度，所述粒度包括：

大于0微米至大约50微米；

大于50微米至约75微米；

大于75微米至约125微米；和

大于125微米至约150微米。

10.根据权利要求9所述的聚能射孔弹衬里，其中所述青铜金属粉末包括两种或更多种粒度，所述粒度包括：

大于75微米至约100微米；

大于100微米至约125微米；

大于125微米至约150微米；和

大于150微米至约200微米。

11.根据权利要求9-10中任一项所述的聚能射孔弹衬里，其中当所述可延展金属结合粉末包含铅时，所述铅包括：

大于0微米至约125微米的第一粒度；和

约150微米至约300微米的第二粒度，

其中第一粒度与第二粒度的比率为约1：1。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的聚能射孔弹衬里，其中所述非延展性粉末包括镍、钢、铁、钨、钛和钼。

13.根据权利要求9-12中任一项所述的聚能射孔弹衬里，其中所述粉末组合物的压缩密度为至多约12g/cm³。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的聚能射孔弹衬里，其中：

每种可延展结合金属粉末为组合物总重量的约5％至约20％w/w；和

每种非延展性金属粉末为组合物总重量的约5％w/w至约39％w/w。

15.一种聚能射孔弹，包括：

壳体，所述壳体包括多个壁，所述多个壁包括侧壁和后壁，所述侧壁和后壁在所述壳体内限定中空内部；

置于所述中空内部的爆炸性载荷；

聚能射孔弹衬里，其邻近所述爆炸性载荷布置并配置为将所述爆炸性载荷保持在所述中空内部内，所述聚能射孔弹衬里包含金属粉末的组合物，其中所述组合物包括：

包含两种或更多种粒度的青铜金属粉末，所述粒度包括大于75微米至约100微米、大于100微米至约125微米、大于125微米至约150微米、大于150微米至约200微米以及大于200微米至约250微米；

包含一种或多种粒度的铅金属粉末，所述粒度包括大于0微米至至多约75微米、大于75微米至约100微米、大于100微米至约125微米、大于125微米至约150微米、大于150微米至约200微米、大于200微米至约250微米以及大于250微米至约300微米；

包括粒度的铝金属粉末，其中所述粒度是大于0微米至至多约50微米、大于50微米至约75微米、大于75微米至约125微米以及大于125微米至约150微米的一种；和

包括粒度的镍金属粉末，其中所述粒度是大于50微米至约75微米、大于75微米至约125微米、大于125微米至约150微米以及大于125微米至约150微米的一种，

其中每种金属粉末以组合物中金属粉末总重量的约5％至约39％w/w存在。

16.根据权利要求15所述的聚能射孔弹，其中所述青铜金属粉末以所述组合物的约39％w/w存在，并且所述青铜金属粉末包括三种或更多种粒度，所述粒度包括：

大于75微米至约100微米；

大于100微米至约125微米；

大于125微米至约150微米；和

大于150微米至约200微米。

17.根据权利要求15或16所述的聚能射孔弹，其中所述青铜金属粉末包括：

大于150微米至约200微米的第一粒度；

大于125微米至约150微米的第二粒度；和

大于100微米至约125微米的第三粒度，

其中将第一和第二粒度组合，并且第三粒度与第一和第二粒度的比率为约1：3。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的聚能射孔弹，还包括粘合剂和润滑剂材料中的至少一种，其中：

所述润滑剂材料以组合物总重量的至多约1.5％w/w存在。

19.根据权利要求15-18所述的聚能射孔弹，其中所述铅金属粉末包括：

大于0微米至约125微米的第一粒度；和

约150微米至约300微米的第二粒度。

20.根据权利要求19所述的聚能射孔弹，其中所述铅金属粉末的第一粒度与第二粒度的比值为约1：1。

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