專利名稱：聚能藥包的藥型罩以及射孔槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種聚能藥包(shaped charge )的藥型罩，該藥型罩包 括多個(gè)部分且至少一個(gè)部分包括粉末材料，本實(shí)用新型還涉及射孔槍。
背景技術(shù)：
圖1示出了一種典型的聚能藥包IO，其具有金屬外罩11或裝藥外殼11。 高爆炸性材料13置于金屬外罩11內(nèi)。藥型罩12在引爆之前將爆炸材料保 持在外罩11內(nèi)。引火柱15為引爆索16和爆炸物13之間提供了引爆連接。
當(dāng)聚能藥包IO被引爆后，藥型罩12的一部分形成藥型罩的射流部分。 該射流部分被推離外罩11并沿方向17射向目標(biāo)。藥型罩12的另一部分被 推離外罩11并形成所謂的藥型罩的桿體或柱體部分(slug or carrot portion )。 該抖體或柱體部分與所述噴射部分被推動(dòng)的程度不同。當(dāng)聚能藥包10用在 射孔槍中時(shí)，目標(biāo)通常是帶套管的井下巖層。在引爆之后，藥型罩12的射 流部分被推動(dòng)穿過套管并進(jìn)入井下巖層，用以增加井下油氣的回收。另一方 面，扦體部分被設(shè)計(jì)用來斷開與套管的接觸。
大約只有25-30%的聚能藥包藥型罩的質(zhì)量被轉(zhuǎn)化為射流。射流密度、 速度分布、射流材料、射流準(zhǔn)直性和目標(biāo)特性決定了射流穿透給定目標(biāo)的能 力。雖然杵體部分對(duì)聚能藥包的穿透沒有多大貢獻(xiàn)，但它可以具有某些增強(qiáng) 系統(tǒng)性能的特性。例如，該桿體應(yīng)該解體而不會(huì)塞住目標(biāo)中的穿孔孔道。
用于聚能藥包的藥型罩是使用純金屬、合金和/或陶瓷制造的。用來形 成藥型罩的金屬可以是粉末材料，其中例如可以包括鎢、鉛或銅。當(dāng)使用后 者制成的藥型罩時(shí)，大約75%的鴒，即杵體部分中鎢的部分，沒有轉(zhuǎn)化為射 流。由于鉤在這些粉末塊中占了很大部分，而且鎢造價(jià)十分昂貴，用鎢制造 聚能藥包的扦體部分浪費(fèi)了大量的資金。
目前已經(jīng)制造出了一些用于聚能藥包的藥型罩，其中的射流部分和杵體 部分是使用不同的固體材料制造的。這類藥型罩的一個(gè)例子就是利用固體銅 制造射流部分并用固體鋅制造桿體部分。為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型提出了一種藥型罩。根據(jù)本實(shí)用新型， 用于聚能藥包的藥型罩至少包括兩個(gè)部分，其中至少一個(gè)部分包括粉末材 料。其中一個(gè)部分接近射流段而其他部分接近藥型罩。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本實(shí)用新型的藥型罩包括三個(gè)部分，其中兩個(gè)部 分構(gòu)成桿體，第三個(gè)部分構(gòu)成射流。在另一個(gè)實(shí)施例中，三部分中的兩個(gè)部 分構(gòu)成射流，而第三部分構(gòu)成杵體。
在另一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本實(shí)用新型的藥型罩包括四個(gè)部分，且為了優(yōu) 化穿透過程或增強(qiáng)穿孔孔道，每個(gè)部分都可以包括相同或不同粉末材料。
在 一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本實(shí)用新型的藥型罩的任一部分都可以由粉末形 成，該粉末可以包括從由鋁、銅、鉛、錫、紐、鎢、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、 硼、鈮、鈦、銫、鋅、鎂、硒、碲、錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或者 材料的任意組合。通過選擇用于杵體部分和射流部分的粉末材料的顆粒尺
寸，可以在杵體和/或射流中獲得更均勻的爆轟波陣面(detonation
wavefront )，而通過選擇用于射流段的粉末材料的顆粒尺寸能實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定
(橫向速度降低)的射流。
在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，藥型罩的一個(gè)部分可以用固體材料制
造，例如銅、鋅、鋁或鉛，而其他部分可以用粉末材料制造。
根據(jù)本實(shí)用新型，射孔槍包括多個(gè)聚能藥包，其中每個(gè)聚能藥包包括外 罩，藥型罩和置于外罩和藥型罩之間的爆炸材料。如上所述，用于每個(gè)聚能
藥包的藥型罩至少包括兩個(gè)部分。

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種典型的聚能藥包部分截面正視圖2A是根據(jù)本實(shí)用新型由兩個(gè)部分構(gòu)成的藥型罩的實(shí)施例的截面正視
圖2B是示出圖2A中兩部分藥型罩的射流部分和杵體部分在引爆時(shí)的 示意圖2C根據(jù)本實(shí)用新型同樣由兩部分組成的藥型罩的另一實(shí)施例的截面 正視圖；圖2D示出了圖2C中兩部分藥型罩的射流部分和桿體部分在引爆時(shí)的 示意圖3A是根據(jù)本實(shí)用新型由三部分構(gòu)成的藥型罩的實(shí)施例的截面正視
圖3B是示出三部分藥型罩實(shí)施例的射流部分和抖體部分在引爆時(shí)的示
意圖3C是示出另 一個(gè)三部分藥型罩實(shí)施例的射流部分和杵體部分在引爆 時(shí)的示意圖4A是根據(jù)本實(shí)用新型由四部分構(gòu)成的藥型罩的實(shí)施例的截面正視
圖4B是示出四部分藥型罩實(shí)施例的射流部分和桿體部分在引爆時(shí)的示
意圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型由兩個(gè)粉末部分和一個(gè)金屬部分構(gòu)成的藥 型罩的實(shí)施例的截面正視圖。
具體實(shí)施方式
下面將看到，本實(shí)用新型可以采用多種變形和實(shí)施方式。在以下描述中， 將闡述本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，同時(shí)提供的大量細(xì)節(jié)將有助于理解本實(shí)用 新型。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本實(shí)用新型在實(shí)踐中可以不需要這些細(xì)節(jié)， 因此可以由所述實(shí)施例產(chǎn)生大量變式和變形。所以，以下描述只是說明性的 而不是限定性的。
參照?qǐng)D2A，其中描述的是根據(jù)本實(shí)用新型的藥型罩50的一個(gè)實(shí)施例。 該藥型罩50包括第一部分18和第二部分19,其中第一部分18和第二部分 19中至少一個(gè)部分包括粉末材料，而另一個(gè)部分具有與第一部分18和第二 部分19中的所述至少一個(gè)部分不同的組成。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，藥型 罩50的第一部分18和第二部分19都包括粉末材料，且每一部分都包括從 鋁，銅、鉛、錫、鉍、鴒、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、硼、鈮、鈦、銫、鋅、鎂、 硒、碲、錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或材料的任意組合。藥型罩50 可以通過例如模具裝置制造，該模具裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的一種裝 置。
參照?qǐng)D2B，示出了安裝有藥型罩50的聚能藥包引爆后，藥型罩50的射流部分和扦體部分。第一部分18被選定為與藥型罩50的射流部分接近， 而第二部分19被選定為與藥型罩50的杵體部分接近。
依據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的另一藥型罩51將參照?qǐng)D2C說明。藥型 罩51包括第一部分27和第二部分28。第一部分27的組成與第二部分28 的組成不同。第一部分27和第二部分28都可以包括粉末材料，且可以由從 鋁，銅、鉛、錫、鉍、鴒、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、硼、鈮、鈦、銫、鋅、鎂、 硒、碲、錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或材料的任意組合的粉末制造。
參照?qǐng)D2D，在安裝有藥型罩51的聚能藥包引爆后，第一部分27和第 二部分28分別為藥型罩51的射流部分和杵體部分。圖2D示出所制造的接 近藥型罩射流段的部分27,同時(shí)部分28被選為接近藥型罩51的扦體部分。
圖3A示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的藥型罩20。該藥型罩20包 括三個(gè)部分21， 22和23。每一部分的成分都與其他部分的不同。例如藥型 罩20的每一部分21-23可以包括不同粉末材料。例如在一實(shí)施例中，藥型 罩20的部分21-23都是由從鋁，銅、鉛、錫、 一組、、鎢、鐵、鋰、硫、鉭、 鋯、硼、鈮、鈦、銫、鋅、鎂、硒、碲、錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料 或材料的任意組合的粉末制造的。藥型罩20可以用模具裝置制造。如上所 述，不同的部分21-23可以采用層狀構(gòu)型，部分23為外層，部分22為內(nèi)層， 部分21夾在部分23和22之間。也可以采用其他構(gòu)型，例如一個(gè)部分置于 藥型罩的遠(yuǎn)端， 一個(gè)部分置于藥型罩的近端。
圖3B示出了安裝有藥型罩20的聚能藥包引爆后，藥型罩20的射流部 分和杵體部分。在圖3B中，射流部分包括藥型罩20的部分21和22，而杵 體部分包括藥型罩的部分23。
根據(jù)本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容的啟示，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解三層藥 型罩也可以制造(a) —部分射流段24和兩部分杵體段25， 26 (圖3C ); (b)三部分射流與杵體；和(c)單一部分的射流尖端，后接單一部分的射 流，再后接單一部分的抖體。
圖4A示出了包括四個(gè)不同部分31-34的藥型罩30。四部分中任一部分 的成分都與其他部分的不同。為了優(yōu)化穿透過程或增強(qiáng)穿孔孔道，藥型罩30 的每個(gè)部分可以由一種或多種材料制造。例如每個(gè)部分都可以包括從鋁，銅、
鉛、錫、鉍、鴒、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、硼、鈮、鈦、銫、鋅、鎂、硒、碲、 錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或材料的任意組合。藥型罩30也可以使用模具裝置制造。
也可以在藥型罩的射流或杵體部分使用活性材料。藥型罩中活性材料的
使用已經(jīng)由美國專利申請(qǐng)No.2006/0266551公開，將該專利申請(qǐng)?jiān)诖艘米?為參考。
圖5示出了依據(jù)本實(shí)用新型的藥型罩40。該藥型罩40可以包括三個(gè)部 分41-43。三個(gè)部分41-43中每個(gè)部分的成分都與其他部分的不同。部分41 用固體材料制成，例如銅、鋅、鋁、鉭、鎳或鉛，藥型罩40的其他部分42， 43都由粉末材料制成，例如分別為鎢或銅。藥型罩50(圖2A)、藥型罩51 (圖2C)和藥型罩20 (圖3A)也可以包括一個(gè)如上所述固體材料制造的部
權(quán)利要求1、一種聚能藥包的藥型罩，所述聚能藥包包括具有用于填充爆炸材料的空腔的外罩，所述藥型罩置于所述外罩內(nèi)部以將所述爆炸材料保持在所述外罩中，所述藥型罩包括第一部分和第二部分，其特征在于，所述第一部分包括粉末材料，且所述第二部分具有與所述第一部分不同的組成。
2、 如權(quán)利要求1所述的藥型罩，其特征在于，所述第一部分與射流段靠 近，而所述第二部分與杵體段靠近。
3、 如權(quán)利要求1所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩的第二部分包 括固體材料。
4、 如權(quán)利要求2所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩的射流段包括 活性粉末材料。
5、 如權(quán)利要求2所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩的桿體段包括 活性粉末材料。
6、 如權(quán)利要求1所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩的第一部分包 括固體材料，而所述第二部分包括粉末材料。
7、 如權(quán)利要求1所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩包括與其他部 分組成不同的第三部分，且每個(gè)部分包括粉末材料。
8、 如權(quán)利要求7所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩包括扦體段和 射流段。
9、 如權(quán)利要求8所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩的第一部分和 第二部分分別被設(shè)計(jì)為構(gòu)成所述藥型罩的射流段，所述第三部分被設(shè)計(jì)為構(gòu)成所述抖體段。
10、 如權(quán)利要求8所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩用于射孔槍 中的聚能藥包。
11、 如權(quán)利要求8所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩進(jìn)一步包括 在射流段中的活性粉末材料。
12、 如權(quán)利要求8所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩進(jìn)一步包括 在才午體段中的活性粉末材泮牛。
13、 如權(quán)利要求7所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩包括成分與 所述第一部分、第二部分和第三部分不同的第四部分，其中至少一個(gè)部分包括固體材料，其余三部分包括粉末材料。
14、 一種聚能藥包的藥型罩，所述聚能藥包包括具有用于填充爆炸材料 的空腔的外罩，所述藥型罩置于所述外罩內(nèi)以將所述爆炸材料保持在所述外 罩中，其特征在于，所述藥型罩包括第一部分、第二部分和第三部分，每個(gè) 部分的組成與其他部分不同，且至少所述第一部分和第二部分包括粉末材 料。
15、 如權(quán)利要求14所述的藥型罩，其特征在于，每個(gè)部分都包括粉末材料。
16、 如權(quán)利要求14所示的藥型罩，其特征在于，藥型罩包括扦體段和射流段。
17、 如權(quán)利要求16所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩的第一部分 和第二部分分別設(shè)計(jì)為構(gòu)成所述藥型罩的射流段，而所述第三部分設(shè)計(jì)為構(gòu) 成所述藥型罩的扦體段。
18、 如權(quán)利要求16所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩的第一部分 和第二部分分別設(shè)計(jì)為構(gòu)成所述藥型罩的扦體段，而所述第三部分設(shè)計(jì)成構(gòu)成所述藥型罩的射流段。
19、 如權(quán)利要求14所述的藥型罩，其特征在于，所述藥型罩用于射孔槍 中的聚能藥包。
20、 一種包括多個(gè)聚能藥包的射孔槍，其特征在于，所述多個(gè)聚能藥包 中每個(gè)都包括具有用于容納爆炸材料的空腔的外罩和置于所述外罩內(nèi)的藥 型罩，所述外罩和藥型罩都與爆炸材料接觸，且每個(gè)聚能藥包的藥型罩包括 至少三個(gè)部分，其中所述三個(gè)部分中至少兩個(gè)部分包括粉末材料。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種包括多個(gè)部分的聚能藥包的藥型罩和射孔槍。該聚能藥包的藥型罩的至少一個(gè)部分包括粉末材料。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，藥型罩包括兩個(gè)包括不同粉末材料的部分，而在其他實(shí)施例中，藥型罩包括三或四個(gè)部分。當(dāng)聚能藥包用于射孔槍時(shí)，活性粉末材料可以被添加至藥型罩的多個(gè)部分中，從而優(yōu)化穿透過程或增強(qiáng)穿孔孔道。
文檔編號(hào)E21B43/11GK201364088SQ200820133698
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者勞倫斯·A·貝爾曼, 楊文波 申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司