专利名称：用于射孔枪上的堵片骨架的制作方法
技术领域：
本发明涉及油气井射孔领域，特别是一种用于射孔枪上的堵片骨架。
背景技术：
油气井复合射孔器设计中，泄压孔是基于加大火药装药量而专门设计的。射孔器 枪身预置通孔(即泄压)并用堵片封堵的设计是复合射孔的重要技术。这种方法不仅对封堵 工艺要求很高，而且对堵片的力学性能也有很高的要求。堵片由圆片形的骨架和包覆在骨 架上的密封橡胶件组成，现有的堵片常采用45号调制钢制作堵片骨架，所存在的主要问题 是1、在施工作业后，堵片骨架不会破碎，堵片全部落入井底，射孔段较长时，钢质堵片在井 底堆积，污染油气井，还可能产生严重的卡枪事故，严重影响油井后期大修与改造；2、现有 的堵片主要采用型材切削加工而成，加工困难，成本较高，而且材料的利用率很低，其精度 也难于保证。
发明内容
本发明所要解决的问题是对现有的堵片骨架的材质和加工方法加以改进，提供一 种在施工以前安全可靠、在施工作业后可全部破碎的用于射孔枪上的堵片骨架。解决上述问题的技术方案是所提供的用于射孔枪上的堵片骨架由铁基粉末冶金 材料构成，其中碳为0. 5 2%，铜为0. 5 2. 5%，镍为0 2. 5%，稀有元素0 0. 2%，其余 为铁，各组分之和为100%，以上比例为重量百分比。优选的配比是碳为0. 8 1. 5%，铜为1 2. 5%，镍为1 2. 5%,稀有元素为0. 1 0.2%，其余为铁，以上比例为重量百分比。最佳配比是碳为1 1. 5%，铜为1. 5 2%，镍为1. 5 2%，稀有元素为0. 1 0. 2%，其余为铁，以上比例为重量百分比。上述各组分的具体含量可根据具体要求进行调配。镍和稀有元素的作用是为了提高材料的强度，譬如用在超深井复合射孔场合时， 应加入适量的镍和稀有元素。本发明制备上述堵片骨架的方法步骤如下
1、配比、混料将铁粉、铜粉、镍粉和稀有元素粉末按配比称量，并加入适量润滑剂等辅 料，放入V型混料机中混合1 3小时；
2、压型压制坯件的密度为6 7.5g/cm3 ；
3、烧结温度为1000°C 1200°C，烧结时间为0.5 1小时，烧结后密度为6. 1 7. 6g/cm3 ；
4、后续处理将烧结坯件蒸汽处理，处理温度为400 600°C。主要是给产品提供一 种防锈层，同时在产品的颗粒周围形成一种隔层，以便使产品在爆炸后的碎片较小，其实 质是在铁粉颗粒周围形成四氧化三铁的包覆层。
上述的铁粉最好采用压制性能为600Mpa、6. 8 7. 3g/cm3的铁粉。本发明采用粉末冶金材料，经试验，其抗压强度达90MPa以上，能够满足我国绝大部分油气井施工要求，施工作业后，炸成碎片，颗粒尺寸大约在0. 25cm左右，能够随洗井液 替出油井，不但降低施工成本，而且避免了卡枪事故的发生。另外，由于采用粉末冶金材料， 所以材料的利用率和生产效率很高，质量稳定性和尺寸一致性好。
图1是本发明的堵片骨架安装到射孔器后的强度试验升压曲线图之一。图2是本发明的堵片骨架安装到射孔器后的强度试验升压曲线图之二。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明的内容加以详细说明，各实施例中的堵片骨架为圆片 形，其直径24毫米，厚3. 5毫米，采用粉末冶金工艺烧结而成。实施例1
堵片骨架各组分的重量百分含量为c :1%，Cu :2%，Fe :97%。铁粉采用压制性能为 600Mpa、7g/cm3 的铁粉。制备方法是将各组分按配比称量，并加入适量润滑剂等辅料，放入V型混料机中 混合1. 5小时，压制成密度为6. 4 7g/cm3的坯件，在1100°C 1150°C烧结0. 6小时，烧 结后密度为6. 5 7. lg/cm3，最后将烧结坯件在450 500°C进行蒸汽处理。实施例2
堵片骨架各组分的重量百分含量为c 1. 5%, Cu :1. 5%, Ni :0. 5%, Fe 96. 5%。铁粉采用 压制性能为600Mpa、7g/Cm3的铁粉。制备方法是配料，混合2小时，压制成密度为6. 1 6. 8g/cm3的坯件，在 1100°C 1150°C烧结I小时，烧结后密度为6. 3 7g/cm3，最后将烧结坯件在450 600°C 进行蒸汽处理。实例1、2的堵片骨架主要用于我国绝大部分油气井的复合射孔设计，施工作业后 堵片骨架破碎颗粒平均大小在0. 25cm2。实施例3
堵片骨架各组分的重量百分含量为c 0. 6% Cu 2. 5% Ni 2%稀有元素0. 2%，其余 为Fe，铁粉采用压制性能为600Mpa、7. 2g/cm3的铁粉，该堵片骨架主要用于深井复合射孔设 计(譬如青海、新疆等油区)，施工作业后堵片骨架破碎颗粒平均大小在Icm2以下。制备方法 与实施例1基本相同，不同的是烧结温度为1150°C 1200°C，烧结1小时。实施例4
堵片骨架各组分的重量百分含量为C 2% Cu 0. 5% Ni 1%稀有元素0. 1%，其余为 Fe，铁粉采用压制性能为600Mpa、6. 8g/cm3的铁粉，主要用于5000米以内油气井的复合射 孔设计(譬如大庆、长庆油区)，施工作业后骨架破碎颗粒平均大小在0. 25cm2以下。实施例5
堵片骨架堵片骨架各组分的重量百分含量为c 0. 5% Cu 2. 5%Ni 2. 5% 稀有元素 0. 2%，其余为Fe，铁粉采用压制性能为600MPa，7. 3g/cm3,压制后密度为7. 2g/cm3的铁粉，主要用于超深井的复合射孔设计，施工作业后堵片骨架破碎颗粒平均大小在Icm2以下。制备 方法与实施例1基本相同，不同的是坯件压制密度为7 7. 4g/cm3，在1150°C 1200°C烧 结1小时。本发明的堵片骨架安装到射孔器后进行了耐压试验，试验的升压曲线如图1、图2 所示，其中图ι是ι号射孔器的升压曲线，图2是2号射孔器的升压曲线。
从图1、图2可以看出1号和2号射孔器在升压和保压试验中具有良好的一致性。 说明本发明的堵片骨架能够满足SY/T5562-2000《油气井用射井枪》中的3. 3产品型号中 工作压力的产品分类要求和SY/T6297. 1-2004《油气井射孔器评价方法一第一部分API推 荐的射孔器评价方法》中6. 4. 4检测标准中的要求。
权利要求
用于射孔枪上的堵片骨架，其特征是由铁基粉末冶金材料构成，其中碳为0.5～2% ，铜为0.5～2.5% ，镍为0～2.5% ，稀有元素0～0.2%，其余为铁，以上比例为重量百分比。
2.根据权利要求1所述的堵片骨架，其特征是碳为0.8 1. 5%，铜为1 2. 5%，镍为 1 2. 5%,稀有元素为0. 1 0. 2%,其余为铁，以上比例为重量百分比。
3.根据权利要求1所述的堵片骨架，其特征是碳为1 1.5%，铜为1. 5 2%，镍为 1. 5 2%，稀有元素为0. 1 0. 2%，其余为铁，以上比例为重量百分比。
4.根据权利要求1所述的堵片骨架，其特征是碳为1%，铜为2%，其余为铁。
5.根据权利要求1所述的堵片骨架，其特征是碳为1.5%，铜为1. 5%，镍为0. 5%，，其余 为铁。
6.根据权利要求1所述的堵片骨架，其特征是碳为0.6%，铜为2. 5%，镍为2%，稀有元 素为0. 2%，其余为铁。
7.根据权利要求1所述的堵片骨架，其特征是碳为2%，铜为0.5%，镍为1%，稀有元素 为0. 1%，其余为铁。
8.根据权利要求1所述的堵片骨架，其特征是碳为0.5%，铜为2. 5%，镍为2. 5%，稀有 元素为0. 2%，其余为铁。
9.制备权利要求1所述堵片骨架的方法，其步骤如下1)配比、混料将铁粉、铜粉、镍粉和稀有元素粉末按配比称量，并加入适量润滑剂，放 入V型混料机中混合1 3小时；2)压型压制坯件的密度为6 7.5g/cmcm3 ；3)烧结温度为1000°C 1200°C，烧结时间为0.5 1小时，烧结后密度为6. 1 7. 6g/cm3 ；4)后续处理将烧结坯件蒸汽处理，处理温度为400 600°C。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征是所说的铁粉采用压制性能为600Mpa、6.8 7. 3g/cm3的铁粉。
全文摘要
本发明是一种用于射孔枪上的堵片骨架，它在施工作业后可碎裂成较小的颗粒，避免了卡枪事故的发生。该堵片骨架是由粉末冶金方法制成的，其材料的组分为C0.5～2%，Cu0.5～2.5%，Ni0～2.5%，稀有元素0～0.2%，其余为铁，以上比例为重量百分比。其制备方法是配料，混合，压制坯件，在1100℃～1200℃烧结，最后将烧结坯件在400～600℃进行蒸汽处理。
文档编号C22C38/16GK101824579SQ20101010908
公开日2010年9月8日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者任安民, 任自朝, 刘兴华, 成建龙, 沈晶鑫 申请人:咸阳怡博粉末冶金有限公司;西安通源石油科技股份有限公司