本发明涉及一种用于聚能射孔弹的加固系统，该系统包括加固支 壁、加固支壁上用于接收聚能射孔弹外壳的闭合端的凹槽和座落在加 固支壁上用于同轴地围绕至少一部分聚能射孔弹外壳的减震环。减震 环包括其中的减震材料。减震材料可以是橡胶、泡沫、棉花、软木和/ 或其混合物。此外，减震材料可以包括波纹部件。
减震环还可包括围绕减震材料的内外半径的支撑结构。该支撑结 构可以包括与外壳的至少一部分外表面同轴配合的衬套和同轴围绕衬 套的止动壳体，其中，在所述衬套的外半径与所述止动壳体的内半径 之间形成环形空隙。减震材料就放在该环形空隙内。外壳包括能够接 收适量炸药的空间，并且该外壳制成通常的管子形状。
加固系统能够阻挡炸药引爆过程中产生的基本上全部的外壳碎 片。该加固系统还可包括至少一个其它的聚能射孔弹。加固系统还可 包括枪体，其中，存在加固支壁和外壳会围绕枪体轴线产生不对称的 径向重量分布。
附图说明
图1示出本发明一个实施例的横截面图。
图2表示本发明井筒内的一个实施例。
图3表示本发明井筒内的一个实施例。
图4示出本发明一实施例的横截面图。

参见这里的附图，在图1中示出用于本发明聚能射孔弹装置的加 固系统的一个实施例的横截面图。图1中的加固系统包括脊柱16、止 动壳体14和衬套18。止动壳体14与衬套18之间的环形空间内形成 压缩区57。众所周知，当组装好时，这些部件便优选地在枪体22内 定位和使用。仅作为参考目的而不用作本发明范围的任何限制，图1 中所包括的虚线表示聚能射孔弹装置10的轴线42。正如这里将要描 述的，优选地，聚能射孔弹装置10的许多部件由图1实施例中的轴线 42一分为二。
外壳12包括底部24和壁25，其中，壁25通常是向上延伸并离 开底部24的外围的管状部分。在壁25与底部24之间形成空间28， 以接收炸药32和衬管30。优选地，底部24制成类似碗的形状，因为 当表面移动离开轴线42时，其具有弯曲成与底部24的轴线平行的内 外表面。壁25和底部24大约在外壳12的内表面基本上平行于轴线 42之处相交。同样优选地，底部24和壁25的厚度在它们相交的区域 大致相同。然而，当壁25接近外壳12的开口端26时，壁25的厚度 可以减少。
底部24的外表面倒圆结合壁25厚度的减少造成通常的坩锅形外 壳12，这增强了外壳12与在脊柱16中形成的凹槽17之间的配合。 此外，通常曲线形状的底部24也有助于平衡施加到外壳12上的力， 这将帮助减少引爆炸药32期间产生的外壳12的碎片。这种形状也对 产生尺寸更加一致的碎片起作用。这两种效果都会造成离开枪体22 的金属碎片最少。然而，本发明可以提供由许多不同形状中的任何一 个构成的外壳12，例如形状有大的矩形横截面、半球形、或其内外表 面具有不同横截面的横截面，如外表面具有矩形横截面，而内表面则 有圆形边缘，或者相反。
如图1中横截面图所示的，本发明一个实施例的脊柱16具有通常 弯曲的外表面38，其形成以配合枪体22的一部分内表面。优选地， 脊柱16应有些半球形，以便当处于枪体22内时其质量与底部24、止 动壳体14和衬套18相匹配，从而产生围绕枪体22的轴线的偏心转动 惯量。尽管脊柱16的外表面38沿着其周围大部分具有相同的半径， 但脊柱16的内表面37的形状沿着其周围有所不同。围绕和接近轴线 42的内表面37的形状大部分弯曲并形成凹槽17。凹槽17的形状应该 与底部24的外表面形状紧密匹配，以便使大部分底部24能够布置在 凹槽17内。
凸缘44布置在凹槽17的外边缘，该凸缘44的轮廓基本上垂直于 轴线42。当从轴线观看时，凸缘44具有通常环状形的表面，其半径 从凹槽17的末端边缘向上延伸到螺纹部分46。从图1中可以看到， 当止动壳体14和衬套18围绕外壳12同轴地定位时，凸缘44的长度 应能容纳两者的端部。脊柱16的螺纹部分46大部分平行于具有螺纹 49的轴线42，例如国家标准的“N”型螺纹，该螺纹沿着其表面形成。 螺纹部分46的长度将取决于有关聚能射孔弹装置10的具体尺寸以及 使用的螺纹类型，但是，该长度应该足够长，以确保止动壳体14的螺 纹50与螺纹部分46达到紧密而牢固的结合。环状形的肩部48将枪体 22的内表面与螺纹部分46连接起来。肩部48围绕螺纹部分46并且 优选地具有大部分平行于凸缘44的表面的表面。然而，肩部48的形 状和轮廓不是关键性的，可以是任何形状。但是，肩部48应该具有足 够大的半径，以提供足够的材料，这样当螺纹49在螺纹部分46上形 成时，脊柱16仍然能够在结构上支撑止动壳体14的增加部分。
当沿着轴线42观看时，衬套18具有大部分的环形横截面。尽管 衬套18的外半径优选地沿着其长度是恒定的，但其内半径的尺寸可以 有所不同，以与外壳12的外半径轮廓相匹配。在图1所示的本发明的 实施例中，外壳12的外半径随着其接近开口端26而减小。由于希望 衬套18的内半径紧密地围绕外壳12的外表面，因此衬套18的内半径 显示出相应地接近开口端26而减小，而外半径仍然保持相对不变。因 此，衬套18的厚度沿着其长度从凸缘44朝着开口端26而增加。但是， 内半径的形状不限于图1所示的形状，而可以是任何轮廓，但是应与 本发明所包括的具体外壳12的外半径的轮廓紧密地匹配，如上面指出 的该形状可以有各种类型。
正如前面指出的，在止动壳体14的一个边缘的外围上设置螺纹 50，以与螺纹部分46的螺纹相配合。相应的螺纹(49和50)形成一 种装置，用手或者借助于相关工具可放松地将止动壳体14连接到脊柱 16上。止动唇部15设置在螺纹50相反的一边止动壳体14的内半径 上。止动唇部15从止动壳体14的内半径朝着轴线42向里延伸，其中， 止动壳体14具有通常与轴线42倾斜成一定角度的表面。同样地，斜 边19设置在衬套18的外表面上，这样当止动壳体14和衬套18装配 在聚能射孔弹装置10内时，斜边19的角度与止动唇部15的角度基本 上相同。止动唇部15和斜边19相组合提供一种装置，使能当止动壳 体14被固定到聚能射孔弹装置10上时将衬套18保持在聚能射孔弹装 置10内。可以相信，熟悉本领域的技术人员完全有能力不用进行过度 的实验就能为止动唇部15和斜边19设计和完成适当的尺寸和角度。
应该注意到，止动壳体14的内半径沿着其长度增加，这样其宽度 在接近其螺纹端比接近止动唇部15要小。这种半径的增加与衬套18 恒定的外半径相结合会在衬套18与止动壳体14之间产生环形空隙。 在环形空隙内可以放置减震材料。减震材料的示例包括橡胶、棉花、 泡沫、海绵、软木及其组合物。泡沫为开孔泡沫或闭孔泡沫，并可选 自任何已知的或后来开发的泡沫材料。潜在的泡沫合成物除了别的以 外还包括聚乙烯泡沫(高密度和低密度)，聚苯乙烯，氯丁二烯橡胶和 氨基甲酸乙酯。
如图4所示，减震材料可任选地包括位于环形空隙内的波纹部件。 波纹部件可以包括例如钢、铁、铜以及金属合金之类的金属。任选地， 部件也可以包括例如纸板之类的波纹纸。此外，蜂窝结构(未示出) 可以设置在环形空隙的空间内。衬套18、止动壳体14和减震材料的 组合构成减震环23，用来吸收在引爆炸药32过程中产生的震动。
在本发明优选实施例的作业中，将聚能射孔弹装置10装配好，然 后与枪体22相结合，再与射孔枪8结合成一体。如本技术领域已知的， 射孔枪8优选地通过钢丝绳6插入到井筒5内。射孔枪8也可以插入 到井筒5内并下放到需要射孔的地方。射孔枪8可以由钢丝、管子或 任何目前已知的或后来开发的插入/悬吊技术或装置拴住。一旦地面工 作人员已经确定射孔枪8已经被下放到将要射孔的地方，便可以开始 射孔作业。通常射孔通过从地面向射孔枪8沿着钢丝绳6发送信号开 始。众所周知，射孔枪8内的引爆药(未示出)接收到那个地面信号 并依次通过爆炸索34传递爆炸力，该爆炸索34再将聚能射孔弹装置 10内炸药32引爆。炸药32的爆炸破坏了衬管30并将固体衬管转化 成金属射流11，该金属射流11离开枪体22的壁并穿透井筒5的内表 面。金属射流11刺入井筒5的内表面，从而在环绕井筒5的地层13 内产生射孔9。
在本发明的聚能射孔弹装置10引爆的过程中，炸药32引爆后外 壳12的碎片进入井筒5内的可能性与现有技术的聚能射孔弹相比大为 减少。在引爆过程中，压缩区域57内的减震材料由于引爆的震动而压 缩，由此消除外壳12在引爆过程中通常可能经受的至少一部分的爆炸 震动。由于减震环23的装置将爆炸应力转移离开外壳12，因此这个 减震特性必然导致因炸药引爆产生的外壳12的碎片减少。
此外，对于可能出现的碎片，脊柱16的存在与止动壳体14相结 合适于很好地将外壳12的碎片容纳在枪体22内，而不让这些碎片进 入井筒5里，否则在井筒内碎片很可能造成堵塞或聚积问题。脊柱16 及其相关的凹槽17在炸药32引爆过程中充当支撑外壳12的底部24 的加固支壁，以防止底部24的破裂或破碎。
脊柱16也可以帮助射孔枪8结合时的定向。脊柱16的偏心载荷 会围绕枪体22的轴线(未示出)产生不对称的质量分布。当射孔枪处 于井筒5的偏离部分7时这点很重要，因此当允许绕着其轴线旋转时， 作用在枪体22上的重心引力将试图确定它的方向，使得脊柱16被定 位在接近井筒5的最下端部分21。
本发明的部件应该具有承受，例如高压和高温之类的井下条件的 能力，也具有承受腐蚀剂附着的能力。因此，钢是适合本发明部件的 材料。
因此，这里所述的本发明非常适合实现这些目标并达到所提到的 目的和优点，以及其中固有的其它优点。尽管为公开的目的已经提出 本发明现在的优选实施例，但为了实现预定的结果在操作的细节上仍 有许多的变化。例如，波纹带58也可以由其它韧性金属制成，例如铝、 铅、其组合物和由这些物质制成的合金。这些和其它类似的改进将迅 速地呈现在本领域技术人员的面前，并预定包含在这里公开的本发明 的精神以及附属权利要求的范围内。
相关申请
本申请是2004年4月8日提出的同时待审的美国申请No. 10/821，075的延续部分，该申请的全部公开内容特此引入本文作为参 考。