一种油气井用的压裂射孔弹及其药型罩材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于油气井射孔技术领域，涉及油气井聚能射孔弹，具体涉及一种油气井用的压裂射孔弹及其药型罩材料。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的快速发展，我国对石油天然气的需求量逐年迅速增加，在石油测井、开采等作业过程中，需要完成对含油地层射孔、压裂等一系列作业后，才能进行油气的采收。而国内新增石油储量绝大多数属低渗致密油气层，岩层所需的破裂压力较大，这不仅大幅提高了后续压裂过程的作业难度和成本，甚至无法实现对地层有效压裂，同时高输送压力下作业过程的危险性也骤然增加。降低地层的破裂压力已成为当今石油射孔领域中的亟待解决的重要课题。
[0003]目前常规的聚能射孔弹，它的药型罩配方与本专利所述的配方从成分组成以及粒度级配上有着本质上的不同。同时，传统的射孔弹弹壳内腔均为单锥直线结构，并且没有与药型罩形状的形成有效的匹配。
[0004]传统的油气井射孔弹形成的射流在穿过射孔枪壁以及射孔枪和套管的间隙后，射流能量和射流直径均出现迅速衰减的现象。在实际油气田现场作业过程中，由于射孔枪下井后与套管四周形成的间隙并不一致，这使得射流在穿过射孔枪壁以及射孔枪和套管之间的不同间隙后，在套管上形成的的穿孔孔径大小很不一致。
[0005]现有的常规射孔弹在射孔后，在套管形成的穿孔孔径一致性很差，这使得射孔后在地层仍然存在较高破裂压力，在射孔后进行对地层的后续压裂过程中，如果此时地层破裂压力较大，则需要对地层输送较大的压力才能对地层完成有效压裂，这样不仅大幅增加了施工的难度和作业成本，而且高输送压力下进行作业的危险性也骤然增加，甚至出现事故。对于一些地层破裂压力本身较高的地层，有时甚至无法完成对地层的有效压裂。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种油气井用的压裂射孔弹及其药型罩材料，这种射孔弹形成的射流具有较高的能量密度，且射流不易发散，具有较高的抗横向漂移性，同时这种射流在穿过射孔枪后，射流直径具有很好的一致性，对不同射孔枪和套管间隙下的套管穿孔孔径具有较高的一致性，最终可大幅降低地层破裂压力。
[0007]为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案予以实现:
[0008]—种油气井用的压裂射孔弹的药型罩材料，包括钨粉和铜铅合金粉，还包括钛粉和钒粉。
[0009]具体的，以重量份数计，由以下原料组成:钨粉35%?45 %，铜铅合金粉25 %?35%，钛粉15%?25%，钒粉5%?15%，原料的质量百分比之和为100%。
[0010]具体的，所述钛粉的粒度分布为:粒度小于等于大于38μπι的钛粉的体积占钛粉总体积的40 %?60 % ;粒度大于38μπι且小于等于74μπι钛粉的体积占钛粉总体积的15 %?35% ;粒度大于74μηι且小于等于500μηι钛粉的体积占钛粉总体积的10%?30%。
[0011]具体的，所述钒粉的粒度分布为:粒度小于等于147ymfL粉的体积占钒粉总体积的5%?20% ;粒度大于147μπι且小于等于350μπι钒粉的体积占钒粉总体积的50%?70% ;粒度大于350μηι且小于等于700ymf凡粉的体积占f凡粉总体积的20%?40%。
[0012]一种油气井用的压裂射孔弹，包括弹壳和药型罩，弹壳和药型罩形成的密闭装药腔内填充有装药，所述的药型罩采用如上所述的药型罩材料制成；
[0013]所述的弹壳的内壁从顶部到底部依次设置为水平顶面、第一圆弧面、第一圆锥面、第二圆弧面、第二圆锥面和圆柱面；
[0014]所述的药型罩的外壁从顶部到底部依次由锥顶圆弧面和第三圆锥面组成；
[0015]圆柱面的底端与第三圆锥面的底端相接。
[0016]所述的水平顶面与第一圆锥面之间通过第一圆弧面相切过渡，所述的第一圆锥面和第二圆锥面之间通过第二圆弧面相切过渡。
[0017]所述的第一圆弧面的圆弧半径为药型罩外壁锥顶圆弧面的圆弧半径的I?1.5倍；所述的第二圆弧面的圆弧半径为药型罩外壁锥顶圆弧面的圆弧半径的I?1.5倍。
[0018]所述的第一圆锥面的母线斜率为第三圆锥面的母线斜率的0.8?1.3倍;所述的第二圆锥面的母线斜率为第三圆锥面的母线斜率的1.3?1.8倍。
[0019]所述的圆柱面的高度为5mm?10_。
[0020]所述的锥顶圆弧面的圆弧半径为3mm?6mm，所述的第三圆锥面的母线斜率为1.9
?2.4。
[0021 ]本发明与现有技术相比，具有如下技术效果:
[0022](I)本发明的药型罩材料，所形成的射流具有较高的能量密度，且射流不易发散，具有较高的抗横向漂移性，所形成射流对套管穿孔孔径的一致性，相比常规射孔弹提高20%?25%，可降低地层破裂压力15%?20%。
[0023]( Π )本发明的压裂射孔弹结构，所形成的射流在穿过射孔枪后，射流直径具有很高的一致性，所形成射流对套管穿孔孔径的一致性，相比常规射孔弹提高15%?20%，可降低地层破裂压力1 %?15 %。
[0024](ΙΠ)本发明的压裂射孔弹在套管所形成穿孔孔径的一致性，相比常规射孔弹提高30%?40%，可降低地层破裂压力25%?35%。使用这种油气井用射孔弹，可大幅降低油气田地层压裂过程的作业难度和成本，同时大幅了降低高地层压力下的作业危险性。
【附图说明】
[0025]图1是本发明的压裂射孔弹的内部结构示意图。
[0026]图中各个标号的含义为:1_弹壳，2-药型罩，3-装药，(1-1)-水平顶面，(1-2)-第一圆弧面，(1-3)-第一圆锥面，(1-4)-第二圆弧面，(1-5)-第二圆锥面，(1-6)-圆柱面；(2-1)-锥顶圆弧面，(2-2)-第三圆锥面。
[0027]以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作详细解释说明。
【具体实施方式】
[0028]以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0029]实施例1:
[0030]本实施例给出一种油气井用的压裂射孔弹的药型罩材料，以重量份数计，由以下原料组成:钨粉45 %、铜铅合金粉35 %、钛粉15 %、钒粉5 % ;
[0031]其中，钛粉的粒度分布为:粒度小于等于大于38μπι的钛粉的体积占钛粉总体积的40%?60% ;粒度大于38μπι且小于等于74μπι钛粉的体积占钛粉总体积的15%?35% ;粒度大于74μηι且小于等于500μηι钛粉的体积占钛粉总体积的10%?30%。
[0032]其中，钒粉的粒度分布为:粒度小于等于147μπι钒粉的体积占钒粉总体积的5%?20% ;粒度大于147μπι且小于等于350μπι钒粉的体积占钒粉总体积的50%?70% ;粒度大于350μηι且小于等于700ymf凡粉的体积占f凡粉总体积的20%?40%。
[0033]本实施例还给出一种采用如上所述的药型罩材料的油气井用的压裂射孔弹(编号为DP41RDX25-S1)，包括弹壳I和药型罩2，弹壳I和药型罩2形成的密闭装药腔内填充有装药3，所述的弹壳I的内壁从顶部到底部依次设置为水平顶面1-1、第一圆弧面1-2、第一圆锥面I _3、第二圆弧面1-4、第二圆维面1-5和圆柱面1-6 ；
[0034]所述的药型罩2的外壁从顶部到底部依次由锥顶圆弧面2-1和第三圆锥面2-2组成；
[0035]圆柱面1-6的底端与第三圆锥面2-2的底端相接。
[0036]所述的水平顶面1-1与第一圆锥面1-3之间通过第一圆弧面1-2相切过渡，所述的第一圆锥面1-3和第二圆锥面1-5之间通过第二圆弧面1-4相切过渡。
[0037]具体的，第一圆弧面1-2的圆弧半径为锥顶圆弧面2-1的圆弧半径的I倍;第二圆弧面1-4的圆弧半径为锥顶圆弧面2-1的圆弧半径的I倍。
[0038]具体的，第一圆锥面1-3的母线斜率为第三圆锥面2-2的母线斜率的0.8倍;第二圆锥面1-5的母线斜率为第三圆锥面2-2的母线斜率的1.3倍。
[0039]具体的，圆柱面1-6的高度为10mm。
[0040]具体的，锥顶圆弧面2-1的圆弧半径为3mm，所述的第三圆锥面2-2的母线斜率为1.9。
[0041 ] 试验条件和试验方法:以同型号的常规DP41RDX25-1型射孔弹(编号为DP41RDX25-1为试验弹型与本实施例的压