[发明专利]应用于双层套管的射孔弹及制备方法和射孔方法

说明书

本发明公开了一种应用于双层套管的射孔弹及制备方法和射孔方法，射孔弹包括弹壳、传爆药、主装药和复合药型罩，复合药型罩包括侵彻药型罩和活性含能药型罩，侵彻药型罩一端为封闭端，另一端为呈圆环状的开口端，活性含能药型罩内部设置为通孔结构，活性含能药型罩的一个通孔端部粘接在侵彻药型罩开口端部上，且侵彻药型罩和活性含能药型罩为同轴设置。采用本发明后，侵彻药型罩首先形成高速金属射流击穿套管并进入周围岩层，形成射孔通道；后部活性含能药型罩在爆燃药的高温高压产物作用下，形成二次脉冲作用，解决了现有射孔弹药型罩中射流能量明显衰减的问题。

技术领域

本发明涉及一种应用于双层套管的射孔弹及制备方法和射孔方法，属于石油、天然气勘探和开采作业领域。

背景技术

在油气田开发中，高压携砂大排量的压裂施工工艺经常造成岩层蠕变，产生塑性流动，并向井眼中心挤压，形成一种异常外挤力，使标准的套管无法承受，套管在很短的时间内就会发生形变或挤毁。工程上，采用局部双层组合套管结构解决套变问题。

普通射孔器应对双层套管井况，由于穿透双层套管射流能量损失较大，导致外层套管穿孔孔径较小，影响压裂效果，进而影响油气产量。双层套管射孔技术就是为了提高双层套管的穿孔孔径，在射孔层段建立更好的油气开采通道，达到提高油气井产能的目的。

现有技术中，作者刘润滋于2017年在《含能复合药型罩的技术研究》中公开了：含能复合药型罩是一种新型复合药型罩结构，内层罩材料为密实金属，形成主射流侵彻靶体，外层罩采用金属氟聚物反应材料用于增加对靶体的侵彻后效。含能复合药型罩具有复合罩材料利用率高，射流头部速度大和含能材料高效毁伤等优点，是聚能装药结构研究的重点。本文将相关理论，仿真计算和实验测试结合起来，对含能复合药型罩射流和侵彻性能进行研究，得出含能复合药型罩材料壁厚对射流形成和靶体侵彻的影响规律。 理论上分析了铝与聚四氟乙烯材料的反应平衡组成和反应机理。阐述分析了药型罩射流形成的相关理论。通过仿真软件AUTODYN，建立有限元模型，模拟了含能复合药型罩射流形成及钢靶，混凝土靶侵彻过程。得到了相关结果。内层罩为钨铜材料且结构固定,含能材料定义Shock方程状态时,射流的速度随着外层罩壁厚的增大而减小；含能材料定义JWL方程状态时,四种外罩壁厚情况下的射流速度和侵彻深度都要优于Shock方程状态时的射流，射流速度和侵彻在外罩壁厚为1.2mm时达到最大，速度为6049m/s，侵彻深度为173.92mm。通过静破甲实验研究了含能复合药型罩侵彻钢靶和混凝土靶性能，得到了不同壁厚的含能复合药型罩对目标靶的侵彻结果。实验体现了含能材料的受冲击引发化学反应的特性，相对于模拟情况，含能复合药型罩明显获得了更大的侵彻深度和孔径。表明仿真计算已经很接近实验结果。

再如，中国专利公开号CN111412791A公开了一种大孔容射孔弹及其生产装置和生产方法，公开日为2020.07.14，所述大孔容射孔弹包括弹壳、传爆药、炸药、一级药型罩、二级药型罩及药型罩固定环。由于采用了一级药型罩与二级药型罩构成双层药型罩，炸药爆炸后推动双层药型罩形成叠加金属射流实现穿孔和扩孔，能够同时兼顾穿孔深度和穿孔孔径。

但上述现有技术存在的问题在于：1、复合药型罩射孔弹制造工艺较为困难，需要将药型罩制造成密实金属层及金属氟聚物反应层两层，无法实现大批量生产实施；2、在双层套管射孔应用中，复合药型罩射孔弹存在射流反应时间过快，射流能量迅速减小，严重影响射孔穿深及外层套管穿孔的现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种应用于双层套管的射孔弹及制备方法和射孔方法。采用本发明后，侵彻药型罩首先形成高速金属射流击穿套管并进入周围岩层，形成射孔通道；后部活性含能药型罩在爆燃药的高温高压产物作用下，形成二次脉冲作用，解决了现有射孔弹药型罩中射流能量明显衰减的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：