低碎屑射孔弹的制作方法及其射孔弹 |
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申请号 | CN200510037090.2 | 申请日 | 2005-09-09 | 公开(公告)号 | CN1737489A | 公开(公告)日 | 2006-02-22 |
申请人 | 中国航天科技集团公司川南机械厂; | 发明人 | 冯启先; 徐德昭; 陈宇; 重成兴; | ||||
摘要 | 本 发明 是一种油井作业中使用的低碎屑射孔弹的制作方法及其射孔弹,是将弹壳采用锌 铝 合金 压铸 或 铸 铁 制作而成,锌 铝合金 中锌、铝重量份为锌75~98,铝25~2,球墨 铸铁 弹壳中的重量份为 碳 1~5, 硅 1~3,铁92~98。射孔弹是由弹壳、传爆药、主装药、药形罩构成,弹壳的前部呈平头锥形,弹壳头部设有传爆孔,弹壳后部呈圆柱形,弹壳的内腔前部同样呈锥形状,锥形药形罩设置于弹壳内,药形罩与弹壳内壁之间设置有传爆药和主装药。射孔弹在射孔完成后形成的弹壳碎屑小,呈粉末或颗粒状,不会对防砂管柱以及井口设施造成损坏,提高了射孔弹的安全性,同时,由于弹壳、药形罩结构尺寸的改进,提高了射孔弹的射孔效果,降低了射孔弹成本。 | ||||||
权利要求 | 1.一种低碎屑射孔弹的制作方法,其特征在于:是将弹壳采 用锌铝合金压铸或球墨铸铁制作而成,其中,对于锌铝合金而言,锌、 铝占总重量的重量份为锌75~98,铝25~2,对于球墨铸铁弹壳而言, 各组份占总重量的重量份为碳1~5,硅1~3,铁92~98。 |
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说明书全文 | 技术领域本发明是一种油井射孔作业中使用的低碎屑射孔弹的制作方法 及其射孔弹。 背景技术在石油工业中,油井射孔作业是一项重要的工序,是将高聚能射 孔弹安装于射孔枪中,待其下到井下的目的层后引爆,引爆后的高聚 能射孔弹将射孔枪穿透后,进一步射穿井壁的套管和水泥层,使地层 与油井相通,达到地层油气能顺利流入油井目的。通常射孔弹是由钢 制弹壳、传爆药、主装药、药形罩构成,弹壳的前部和内腔呈锥形状, 药形罩设置于弹壳内,药形罩与弹壳内壁之间设置有传爆药和主装 药。主装药引爆后,弹壳破碎,药形罩在高温、高压及高能量作用下 沿轴向汇聚成高能流体穿透射孔枪、套管和水泥层,油气从地层中流 入油井。在进行大孔径、高孔密油井射孔作业中,由于钢制弹壳的熔 点低、难于汽化,导致射孔弹爆炸后钢制弹壳形成的较大片状碎屑(大 于8mm)会对后续作业产生较大危害:其一,射孔工序完成后,在提 出射孔管柱进行防砂完井作业时,较大的射孔弹碎屑会卡坏防砂管 柱;其二,射孔后直接开采时,射孔弹碎屑冲出井口,会造成井口设 施如采油树的损坏,影响安全生产。同时,射孔弹各部件的结构尺寸 的不完善,也导致射孔弹的射孔效果不甚理想。 发明内容本发明的目的在于为解决现有技术存在的问题,提供一种低碎屑 射孔弹的制作方法及其射孔弹,射孔弹在引爆后可产生颗粒状的碎 屑,保证了油井的安全生产,射孔弹的结构简单、成本低。 本发明是这样实现的:一种低碎屑射孔弹的制作方法,是将弹壳 采用锌铝合金压铸或球墨铸铁制作而成,其中,对于锌铝合金而言, 锌、铝占总重量的重量份为锌75~98,铝25~2,对于球墨铸铁弹壳 而言,各组份占总重量的重量份为碳1~5,硅1~3,铁92~98。 所述弹壳压铸时,锌铝合金的熔化温度可以为370℃~450℃, 压铸压力为80Mpa~120Mpa,球墨铸铁的浇注温度可以为1000℃~ 1500℃。 低碎屑射孔弹是由锌铝合金或球墨铸铁弹壳、传爆药、主装药、 药形罩构成,弹壳的前部呈平头锥形,弹壳头部设有传爆孔,弹壳后 部呈圆柱形,弹壳的内腔前部同样呈锥形状;锥形药形罩设置于弹壳 内,药形罩与弹壳内壁之间设置有传爆药和主装药,其中,对于锌铝 合金而言,锌、铝占总重量的重量份为锌75~98,铝25~2,对于球 墨铸铁弹壳而言,各组份占总重量的重量份为碳2~5,硅2~3,铁 92~98。 所述弹壳后部外径可以为Φ65mm~Φ75mm,弹壳后部内径可 以为Φ55mm~Φ65mm,弹壳后部大外圆面长度可以为15mm~ 20mm,弹壳头部至尾部的总长可以为62mm~75mm。 所述弹壳头部传爆孔的直径可以为Φ2.5mm~Φ5mm,弹壳内腔 口部直线段长度可以为12mm~17mm,弹壳内腔长度可以为55mm~ 60mm,弹壳传爆孔端内锥面角度可以为100°~130°,传爆孔长度可 以为2mm~6mm。 所述弹壳外锥面最小端直径可以为Φ10mm~Φ15mm,弹壳外锥 面最大端直径可以为Φ60mm~Φ70mm,弹壳中部内腔内锥面角度可 以为39°~55°,弹壳外锥面角度可以为60°~80°,药形罩外边缘至 弹壳外边缘的距离可以为0.5~5mm。 对于射孔弹而言,在药效一定的情况下,弹壳的结构尺寸对射孔 效果具有直接的影响,弹壳内外直径的变化也影响到碎屑的大小,如 果弹壳较薄,不利于能量的聚集,弹壳太厚,会加大成本,传爆孔的 结构尺寸对引爆射孔弹内传爆药、主装药也起着重要的作用。因此, 合理的弹壳结构尺寸对射孔效果、成本有着直接的关系。药形罩的结 构尺寸也同样如此。 所述药形罩的最大外径可以为Φ54mm~Φ64mm,药形罩末端圆 柱形外表面的轴向直线段长度可以为1mm~4mm,药型罩总长可以 为46mm~56mm。 所述药形罩的锥度可以为38°~52°,药形罩头部的圆弧半径可 以为R5mm~R60mm,药形罩开口端圆弧半径可以为R5mm~ R30mm,药形罩壁厚可以为0.5mm~3mm。 本发明的用锌铝合金或球墨铸铁制作而成的射孔弹,由于弹壳的 熔点低,使得射孔弹在引爆后的高温、高压状态下易汽化,弹壳形成 粉末或颗粒状,弹壳在射孔完成后形成的碎屑小,平均直径不超过 5mm,不会对防砂管柱以及井口设施造成损坏,提高了射孔弹的安全 性,同时,对于弹壳、药形罩结构尺寸的改进,提高了射孔弹的射孔 效果,降低了射孔弹成本。 附图说明 图1为本发明低碎屑射孔弹的结构示意图; 图2为弹壳的结构尺寸标记示意图; 图3为药形罩的结构尺寸标记示意图。 具体实施方式以下结合附图和实施例对本发明作详细描述: 参考图1-图3,低碎屑射孔弹是由弹壳1、传爆药4、主装药3、 药形罩2构成,弹壳1的前部呈平头锥形,弹壳1头部设有传爆孔, 弹壳1后部呈圆柱形,弹壳1的前部外表面和内腔前部呈锥形状,锥 形药形罩2设置于弹壳1内,药形罩2与弹壳1内壁之间设置有传爆 药4和主装药3,弹壳1采用锌铝合金压铸或球墨铸铁制作而成。对 于锌铝合金而言,锌、铝占总重量的重量份为锌75~98,铝25~2, 具体实施例为:锌75、铝25;锌98、铝2;锌85、铝15。对于球墨 铸铁弹壳而言,各组份占总重量的重量份为碳1~5,硅1~3,铁92~ 98,具体实施例为:碳1、硅1、铁98;碳5、硅3、铁92;碳3、 硅2、铁95。弹壳1压铸时,锌铝合金的熔化温度为370℃~450℃, 压铸压力为80Mpa~120Mpa;球墨铸铁的浇注温度为1000℃~1500 ℃。 射孔弹弹壳采用锌铝合金压铸或铸铁制作而成,在引爆射孔后, 弹壳1产生的碎屑非常小,不会呈片状,而是形成粉末或细小颗粒状, 平均直径不超过5mm,对油井射孔后的采油作业提供了安全保障, 不会损坏防砂管柱和井口设施。压铸而成的弹壳1可以使弹壳碎屑更 进一步减小。 由于弹壳1和药形罩2的结构尺寸对射孔效果、产品成本以及碎 屑大小均有直接或间接的影响,为使射孔弹的结构更加合理,所述弹 壳1后部外径A1为Φ65mm~Φ75mm,弹壳1后部内径A2为Φ55 mm~Φ65mm,弹壳1头部传爆孔的直径A3为Φ2.5mm~Φ5mm, 弹壳1内腔口部直线段长度A4为12mm~17mm,弹壳1内腔长度 A5为55mm~60mm,弹壳1后部大外圆面长度A6为15mm~20mm, 弹壳1头部至尾部的总长A7为62mm~75mm,弹壳1外锥面最小端 直径A8为Φ10mm~Φ15mm,弹壳1外锥面最大端直径A9为Φ 60mm~Φ70mm,弹壳1传爆孔端内锥面角度A10为100°~130°, 弹壳1中部内腔内锥面角度A11为39°~55°,弹壳1外锥面角度A12 为60°~80°,传爆孔长度A13为2mm~6mm。药形罩2外边缘至弹 壳1外边缘的距离L为0.5~5mm。 对于药形罩2的结构尺寸而言,药形罩2的最大外径B1为Φ 54mm~Φ64mm,药形罩2末端圆柱形外表面的轴向直线段长度B2 为1mm~4mm,药型罩2总长B3为46mm~56mm,药形罩2的锥 度B4为38°~52°,药形罩2头部的圆弧半径B5为R5mm~R60mm, 药形罩2开口端圆弧半径B6为R5mm~R30mm,药形罩2壁厚B7 为0.5mm~3mm。 射孔弹在装入射孔枪后,弹壳1头部设置的压丝5起着固定导爆 索的作用。 |