[发明专利]聚能药包的药型罩以及射孔枪

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚能药包(shaped charge)的药型罩，该药型罩包括多个部分且至少一个部分包括粉末材料。

背景技术

图1示出了一种典型的聚能药包10，其具有金属外罩11或装药外壳11。高爆炸性材料13置于金属外罩11内。药型罩12在引爆之前将爆炸材料保持在外罩11内。引火柱15为引爆索16和爆炸物13之间提供了引爆连接。

当聚能药包10被引爆后，药型罩12的一部分形成药型罩的射流部分。该射流部分被推离外罩11并沿方向17射向目标。药型罩12的另一部分被推离外罩11并形成所谓的药型罩的杵体或柱体部分(slug or carrot portion)。该杵体或柱体部分与所述喷射部分被推动的程度不同。当聚能药包10用在射孔枪中时，目标通常是带套管的井下岩层。在引爆之后，药型罩12的射流部分被推动穿过套管并进入井下岩层，用以增加井下油气的回收。另一方面，杵体部分被设计用来断开与套管的接触。

大约只有25-30％的聚能药包药型罩的质量被转化为射流。射流密度、速度分布、射流材料、射流准直性和目标特性决定了射流穿透给定目标的能力。虽然杵体部分对聚能药包的穿透没有多大贡献，但它可以具有某些增强系统性能的特性。例如，该杵体应该解体而不会塞住目标中的穿孔孔道。

用于聚能药包的药型罩是使用纯金属、合金和/或陶瓷制造的。用来形成药型罩的金属可以是粉末材料，其中例如可以包括钨、铅或铜。当使用后者制成的药型罩时，大约75％的钨，即杵体部分中钨的部分，没有转化为射流。由于钨在这些粉末块中占了很大部分，而且钨造价十分昂贵，用钨制造聚能药包的杵体部分浪费了大量的资金。

目前已经制造出了一些用于聚能药包的药型罩，其中的射流部分和杵体部分是使用不同的固体材料制造的。这类药型罩的一个例子就是利用固体铜制造射流部分并用固体锌制造杵体部分。

发明内容

根据本发明，用于聚能药包的药型罩至少包括两个部分，其中至少一个部分包括粉末材料。其中一个部分接近射流段而其他部分接近药型罩。

在一个实施例中，根据本发明的药型罩包括三个部分，其中两个部分构成杵体，第三个部分构成射流。在另一个实施例中，三部分中的两个部分构成射流，而第三部分构成杵体。

在另一个实施例中，根据本发明的药型罩包括四个部分，且为了优化穿透过程或增强穿孔孔道，每个部分都可以包括相同或不同粉末材料。

在一个实施例中，根据本发明的药型罩的任一部分都可以由粉末形成，该粉末可以包括从由铝、铜、铅、锡、铋、钨、铁、锂、硫、钽、锆、硼、铌、钛、铯、锌、镁、硒、碲、锰、镍、钼和钯中所选的单一材料或者材料的任意组合。通过选择用于杵体部分和射流部分的粉末材料的颗粒尺寸，可以在杵体和/或射流中获得更均匀的爆轰波阵面(detonation wavefront)，而通过选择用于射流段的粉末材料的颗粒尺寸能实现更加稳定(横向速度降低)的射流。

在本发明的另一实施例中，药型罩的一个部分可以用固体材料制造，例如铜、锌、铝或铅，而其他部分可以用粉末材料制造。

根据本发明，射孔枪包括多个聚能药包，其中每个聚能药包包括外罩，药型罩和置于外罩和药型罩之间的爆炸材料。如上所述，用于每个聚能药包的药型罩至少包括两个部分。

附图说明

图1是根据现有技术的一种典型的聚能药包部分截面正视图；

图2A是根据本发明由两个部分构成的药型罩的实施例的截面正视图；

图2B是示出图2A中两部分药型罩的射流部分和杵体部分在引爆时的示意图；

图2C根据本发明同样由两部分组成的药型罩的另一实施例的截面正视图；

图2D示出了图2C中两部分药型罩的射流部分和杵体部分在引爆时的示意图；

图3A是根据本发明由三部分构成的药型罩的实施例的截面正视图；

图3B是示出三部分药型罩实施例的射流部分和杵体部分在引爆时的示意图；

图3C是示出另一个三部分药型罩实施例的射流部分和杵体部分在引爆时的示意图；

图4A是根据本发明由四部分构成的药型罩的实施例的截面正视图；

图4B是示出四部分药型罩实施例的射流部分和杵体部分在引爆时的示意图；

图5示出了根据本发明由两个粉末部分和一个金属部分构成的药型罩的实施例的截面正视图。

具体实施方式