一種提高孔道導流能力的射孔彈的製作方法
2023-07-15 10:29:11
本實用新型涉及礦井施工配套設備技術領域，尤其涉及一種提高孔道導流能力的射孔彈。
背景技術：
聚能射孔工藝作為國內外本領域油氣井勘探開發最常用的完井技術，其通過炸藥爆轟產生的聚能效應（也叫門羅效應）壓垮藥型罩，從而在其軸線上匯聚成高溫、高壓、高速的聚能金屬射流，穿透射孔槍、套管、水泥環並深入油氣產層，形成溝通井筒與油氣產層的流通通道（即射孔孔道）。但發明人發現，現有聚能射孔工藝形成的射孔孔道內壁受高溫（2000∼5000℃）、高壓（幾千到幾萬兆帕）金屬射流侵蝕後易形成壓實帶，壓實區域內顆粒破碎，大顆粒數量減少，粒間小碎屑大量增加，連通性較好的大孔隙會被大量小孔隙代替，許多孔喉被巖石碎屑堵塞，平均孔隙度下降為90％左右，平均滲透率下降為30％左右；另外，高速聚能金屬射流會侵徹地層產生孔道，低速射流不足以擴充孔道，導致杵體堵塞在孔道內。射孔壓實帶及杵體固相堵塞的形成，增加了地層流體流向井筒的流動阻力，從而嚴重降低了油氣井的原始產能。
技術實現要素：
本實用新型提供了一種提高孔道導流能力的射孔彈，該射孔彈在形成射孔孔道的過程中可清除射孔壓實帶、降低射孔杵體堵塞情況，實現清潔射孔，增加孔道導流能力，提高油氣井產能的效果。
為解決上述技術問題，本實用新型採用了如下技術方案：
一種提高孔道導流能力的射孔彈，包括：彈體、彈體內設置有緊密壓製成一體的含能材料藥型罩以及聚能穿孔藥型罩，含能材料藥型罩與彈體內腔之間還填充有炸藥；
彈體內腔的頂端剖面呈圓弧狀，彈體內腔除圓弧狀頂端外的內壁呈變徑階梯狀；
含能材料藥型罩、聚能穿孔藥型罩呈單錐角變壁厚結構，聚能穿孔藥型罩的頂端外錐角與含能材料藥型罩的頂端內錐角相同。
優選的，彈體內腔變徑階梯位置處還設置有反射槽。
優選的，含能材料藥型罩的頂端剖面呈圓弧狀，含能材料藥型罩頂端外錐角大於含能材料藥型罩頂端內錐角，含能材料藥型罩的壁厚變化率為0.5%-1.5%。
可選擇的，含能材料藥型罩頂端外錐角的範圍為39°-52°。
進一步可選的，含能材料藥型罩的組分選自鋁、鈷、鎳、二氧化矽中任意一種或幾種。
進一步可選的，聚能穿孔藥型罩的組分為鎢銅鉍合金。
本實用新型提供了一種提高孔道導流能力的射孔彈，該射孔彈包括有彈體、彈體內設置有緊密壓製成一體的含能材料藥型罩以及聚能穿孔藥型罩，而含能材料藥型罩與彈體內腔之間還填充有炸藥；具有上述結構的射孔彈，其彈體可起到減少稀疏波作用，延長藥柱爆炸對藥型罩的作用時間，增加炸藥的有效利用率，提高穿孔指標，滿足炸藥的定向爆轟和裝配的需要；含能材料藥型罩採用單錐角變壁厚結構，可在爆炸後形成一個有效的拉伸杵體，從而在整個射孔孔道內軸線上發生二次爆炸，產生高溫高壓氣體，破除絕大部分壓實帶和杵體，利用湧流將巖石和金屬碎屑排出孔道，同時在孔道末端形成一定的微裂縫，提高滲流能力；而聚能穿孔藥型罩採用單錐角變壁厚結構，可使爆炸後射流從頭部到尾部形成一個連續的速度梯度，使得聚能射流得到有效拉伸，提高了射流侵靶深度。最終，本實用新型提供的一種射孔彈可完成形成高導通能力的射孔孔道，提高了油氣井產能的目的。
附圖說明
圖1為本實用新型提供的射孔彈的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型提供了一種提高孔道導流能力的射孔彈，該射孔彈在形成射孔孔道的過程中可清除射孔壓實帶、降低射孔杵體堵塞情況，實現清潔射孔，增加孔道導流能力，提高油氣井產能的效果。
下面結合下述附圖對本實用新型實施例做詳細描述。
具體的，如圖1所示，一種提高孔道導流能力的射孔彈包括有內部彈體1，彈體1設置由含能材料藥型罩2以及聚能穿孔藥型罩3，含能材料藥型罩2與彈體1的內腔之間還填充有炸藥4。
其中，彈體1內腔的頂端剖面呈圓弧狀，彈體內腔除圓弧狀頂端外的內壁呈變徑階梯狀。具體的，彈體1選用高塑性變形、韌性能力的金屬材料製備形成；製備時利用設計好模具對彈體1內側進行冷擠壓一次成型或者預擠壓變薄拉伸加頂墩成型（即在彈體1內腔頂端形成圓弧狀結構、並在剩餘彈體1內腔的內壁處形成變徑階梯結構），之後銑削彈體外型、凹槽、孔眼，並可選擇的在彈體內壁變徑階梯位置處形成若干反射槽；而後進行磨邊、鍍鋅等精加工處理即可。
含能材料藥型罩2組分選用鋁、鈷、鎳、二氧化矽中任意一種或幾種，並適量添加添加劑；利用設計好的凹模和凸模，採用球磨混合的工藝反覆壓製成型，壓製成型的含能材料藥型罩2呈單錐角變壁厚結構。優選如圖1所示，形成的含能材料藥型罩2的頂端剖面呈SR圓弧狀結構，並且形成的頂端外錐角a大於其頂端內錐角b。此外，含能材料藥型罩2頂端的外錐角a依據彈型型號選擇範圍在39°-52°之間；而含能材料藥型罩2壁厚的變化率在0.5%-1.5%之間。
而後進一步製備形成聚能穿孔藥型罩3。聚能穿孔藥型罩3選用不同粒徑的鎢銅鉍合金粉末，利用設計好的凹模和凸模，採用爆炸成型、粉末細化以及機械合金化等製備工藝壓製成型，壓製成型的聚能穿孔藥型罩呈單錐角變壁厚結構。優選的，聚能穿孔藥型罩3的頂端外錐角與含能材料藥型罩2的頂端內錐角相同。而作為本實用新型一種可選擇的實施方式，聚能穿孔藥型罩3除頂部圓弧結構之外的內壁形成三次變錐角結構，其中形成的第一錐角b1小於形成的第二錐角b2，形成的第一錐角b1等於形成的第三錐角b3；形成的第一、三錐角的角度範圍在37°-50°之間，形成的第二錐角的角度範圍在44°-52°之間。
在製備完成含能材料藥型罩2、聚能穿孔藥型罩3之後，採用特殊燒結工藝固化處理，使得上述兩種結構緊密壓製成一體。而後將炸藥填充至彈體1內腔內部形成初始主裝藥柱，將含能材料藥型罩2、聚能穿孔藥型罩3壓入彈體1內腔並成型，最後在含能材料藥型罩2、聚能穿孔藥型罩3下埠以及彈體1結合處塗刷專用密封膠或者壓制一道鎖口環固定即可。
本實用新型提供了一種提高孔道導流能力的射孔彈，該射孔彈包括有彈體、彈體內設置有緊密壓製成一體的含能材料藥型罩以及聚能穿孔藥型罩，而含能材料藥型罩與彈體內腔之間還填充有炸藥；具有上述結構的射孔彈，其彈體可起到減少稀疏波作用，延長藥柱爆炸對藥型罩的作用時間，增加炸藥的有效利用率，提高穿孔指標，滿足炸藥的定向爆轟和裝配的需要；含能材料藥型罩採用單錐角變壁厚結構，可在爆炸後形成一個有效的拉伸杵體，從而在整個射孔孔道內軸線上發生二次爆炸，產生高溫高壓氣體，破除絕大部分壓實帶和杵體，利用湧流將巖石和金屬碎屑排出孔道，同時在孔道末端形成一定的微裂縫，提高滲流能力；而聚能穿孔藥型罩採用單錐角變壁厚結構，可使爆炸後射流從頭部到尾部形成一個連續的速度梯度，使得聚能射流得到有效拉伸，提高了射流侵靶深度。最終，本實用新型提供的一種射孔彈可完成形成高導通能力的射孔孔道，提高了油氣井產能的目的。
以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。