一种穿深石油射孔弹的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及石油和天然气的开采领域，具体是一种穿深石油射孔弹，由弹壳，一定量炸药和药型罩组成，药型罩被压入弹壳内部，弹壳中心轴与药型罩中心轴一致，或者两中心轴偏差小于0.1°，一定量炸药位于弹壳内表面与药型罩外表面之间，与弹壳内表面和药型罩外表面紧密接触，弹壳内表面由起爆孔圆柱面、第一圆台面、第二圆台面、内部特殊圆台面、第三圆台面和内圆柱面组成。本实用新型弹壳内表面有一个特殊圆台面设计，它能充分有效地利用炸药，明显增加对药型罩特殊结构的有效驱动，同时，药型罩的外表面有一个特殊圆台面设计，与弹壳互相结合能促使更多的药型罩材料进入有效射流，从而增加穿深能力。
【专利说明】
一种穿深石油射孔弹
技术领域
[0001]本发明是一种穿深石油射孔弹，它应用于石油和天然气的开采。
【背景技术】
[0002]穿深石油射孔弹是石油和天然气开采的主要一次性消耗产品。石油射孔弹产生的高速射流穿透射孔枪和油井套管而射入含油含气岩层，含油含气岩层被射入越深，开采的石油和天然气就越多，射流的有效长度越长，所携带的有效动能越多，它的穿深能力就越大。本发明的整体设计图1中显示弹壳内前部分的炸药相对传统设计较少，但相对应的药型罩材料也较少，所以射流的尖端速度和有效长度并没有受到明显的影响。众所周知，有效射流主要来源于药型罩的后半部分，增加药型罩后半部分的壁厚可以增加射流物质的流入，但有效射流物质会减少。本发明在增加药型罩后半部壁厚的同时也增加了驱动药型罩的炸药，从而增加了有效射流，及结果是石油射孔弹的穿深能力增加。
【实用新型内容】
[0003]为了增加石油射孔弹的穿深能力，本实用新型提供一种穿深石油射孔弹。
[0004]—种穿深石油射孔弹，由弹壳，一定量炸药和药型罩组成，药型罩被压入弹壳内部，弹壳中心轴与药型罩中心轴一致，或者两中心轴偏差小于0.1o，弹壳材料为钢、铜合金、铝合金、锌和陶瓷材料，一定量炸药位于弹壳内表面与药型罩外表面之间，与弹壳内表面和药型罩外表面紧密接触，弹壳内表面由起爆孔圆柱面、第一圆台面、第二圆台面、内部特殊圆台面、第三圆台面和内圆柱面组成，第一圆台面的一端边与起爆孔一端边连接，而另一端边与第二圆台面的一端边连接；内部特殊圆台面的一端边与第二圆台面的另一端边连接，另一端边与第三圆台面的一端边连接；内部圆柱面的一端边与第三圆台面的另一端边连接，起爆孔圆柱面、第一圆台面、第二圆台面、内部特殊圆台面、第三圆台面和内圆柱面的中心轴与弹壳中心轴一致，内部特殊圆台面由低端处的外凹曲线和与之相连接的直线绕弹壳中心轴旋转360°而成，低端处的外凹曲线和与之相连接的直线的长度大于或等于零，低端处的外凹曲线和与之相连接的直线在连接处相切或相交，所述外凹曲线为圆弧，或椭圆弧，或抛物线弧，或双曲线弧;弹壳内部特殊圆台面有第二种设计，它由依次相连接的低端处外凹曲线、直线和高端处内凹曲线绕弹壳中心轴旋转360°而成，低端处外凹曲线、直线和高端处内凹曲线在连接处相切或相交。
[0005]弹壳内部特殊圆台面有第三种设计，它由低端处外凹曲线和与之相连接的高端处的内凹曲线绕弹壳中心轴旋转360°而成，低端处的外凹曲线和高端处的内凹曲线在连接处相切或相交。
[0006]弹壳中内部特殊圆台面的圆台角α大于第二圆台面的圆台角β，而小于180°，Β|3β<α<180° ο
[0007]对于弹壳内部特殊圆台面第一、二和三种设计，弹壳大口径底部面到内部特殊圆台面大口径底部面的垂直距离Η2大于或等于弹壳内部整长度H的30%，小于或等于弹壳整长度的70%，S卩HX 30% <H2 SHX 70%，内部特殊圆台面的高度H3大于或等于弹壳内部整长度H的0.1%,小于或等于弹壳整长度的30%,BPHX0.1% <H3<HX30%o
[0008]药型罩是一由绕中心轴线的旋转体，药型罩由混合金属粉压制而成，混合金属粉的成份有钨粉、铜粉、铝粉、铅粉、钼粉和铍粉等，药型罩也可以由各种金属板或者片直接压制而成，药型罩外表面接近中部有一外特殊圆台面，外特殊圆台面一端边与药型罩外表面前部部分连接，外特殊圆台面另一端边与药型罩外表面尾部部分连接。
[0009]药型罩外特殊圆台面的圆台角Θ大于或者等于81°，小于或者等于110°，S卩81°
< 110。。
[0010]药型罩外特殊圆台面有第二种设计，它由低处的外凹曲线和与之相连接的高处的内凹曲线绕药型罩旋转中心轴旋转360°而成，药型罩前部相应的曲线、低处的外凹曲线、高处的内凹曲线和药型罩尾部相应的曲线在连接处相切或相交。
[0011 ]对于药型罩外特殊圆台面第一和二种设计，药型罩大口径底部面到外特殊圆台面大口径底部面的垂直距离Η5大于或者等于药型罩整长度Η4的25%，小于或者等于Η4的75%,ΒΡΗ4Χ25% <Η5<Η4Χ75%,药型罩外特殊圆台面的垂直高度Η6的大小范围为大于或者等于I %Η4，小于或者等于20 %Η4，即Η4 X I % < Η6 < Η4 X 20%，外特殊圆台面大口径底部处的药型罩壁厚W2大于外特殊圆台面小口径顶部处的药型罩厚Wl，小于或等于170%W1，即W1<<W2<W1X 170% 0
[0012]本实用新型的优点及有益效果为:
[0013]本实用新型弹壳内表面有一个特殊圆台面设计，它能充分有效地利用炸药，明显增加对药型罩特殊结构的有效驱动，同时，药型罩的外表面有一个特殊圆台面设计，与弹壳互相结合能促使更多的药型罩材料进入有效射流，从而增加穿深能力。
【附图说明】
[0014]图1本发明穿深石油射孔弹整体横截面图；
[0015]图2弹壳的横截面图；
[0016]图3弹壳内部特殊圆台面第一种设计局部图；
[0017]图4弹壳内部特殊圆台面第二种设计局部图；
[0018]图5弹壳内部特殊圆台面第三种设计局部图；
[0019]图6为药型罩横截面图以及外特殊圆台面第一种设计局部图；
[0020]图7为药型罩外特殊圆台面第二种设计局部图。
【具体实施方式】
[0021 ]文中所有所选择的图形的目的是为了详细描述本文的发明，而并不是去限制本发明的内容。
[0022]图1给出了本发明穿深石油射孔弹(以下简称射孔弹)整体结构横截面图，标号10为射孔弹弹壳，标号5为起爆点，标号15为炸药，标号30为药型罩，点画线100为弹壳的中心轴线，同时也是射孔弹中心轴线。
[0023]弹壳:弹壳10，如图2所示，是以中心轴线100为中心的旋转体，所有内外旋转面都是弹壳截面上内外直线和曲线绕中心轴100旋转360°而成。弹壳材料选用钢、铜合金、铝合金、锌和陶瓷材料，弹壳内部结构由起爆孔90，第一圆台面50，第二圆台面20，内部特殊圆台面61-60，第三圆台面70和内圆柱面80组成，文中所提到的曲线定义为圆弧、或椭圆弧、或抛物线弧、或双曲线弧。文中所提到的标号表示圆台面和圆柱面，同时也表示相应的直线和曲线而不会混淆。第一内圆台面50的一端边与起爆孔90的一个端边相连接，而另一端边与第二内圆台面20的一个端边相连接。内部特殊圆台面61-60的一个端边与第二内圆台面20的另一端边相连接，而另一端边与第三内圆台面70的一个端边相接。内圆柱面80的一个端边与第三内圆台面70的另一个端边相接。弹壳10由各类钢、铜合金、锌、铝合金和陶瓷等材料制成。图3给出了内部特殊圆台面的主要设计，即第一种设计，它是由外凹曲线61和与之相连接的直线60绕中心轴线100旋转360°而成。直线20、外凹曲线61、直线60和直线70相互连接点可以相切，也可以不相切，外凹曲线61长度大于或等于零。图4给出了内部特殊圆台面的第二种设计，它是由外凹曲线61、直线62和内凹曲线120绕中心轴线100旋转360°而成。直线20、外凹曲线61、直线62、内凹曲线120和直线70在相互连接点可以相切，也可以不相切。图5给出了内部特殊圆台面的第三种设计，它是由相连接的外凹曲线140和内凹曲线150绕中心轴100旋转360°而成。直线20、外凹曲线140、内凹曲线150和直线70相互在连接点可以相切，也可以不相切。对于弹壳内部特殊圆台面第一和二种设计(如图3-4所示)，β为第二内圆台面20的圆台角，α为内部特殊圆台面的圆台角。α大于β但小于180°，Β|3β<α<180°。对于弹壳内部特殊圆台面第一、二和三种设计，H为弹壳内部垂直高度(见图2)，Η2为从弹壳底面(大开口部，见图2)到内部特殊圆台面底端面(较大直径一端)的垂直距离。Η3为内部特殊圆台面上下两平行面的垂直距离。Η2为弹壳内部垂直高度H的30%至70%,ΒΡΗΧ30% <Η2<Η父70%。!13为弹壳内部垂直高度!1的0.1%至30%，8阳\0.1%<!13<!1\30%。
[0024]药型罩:图6给出了药型罩设计的横截面图，同时也给出了外特殊圆面的主要设计，即第一种设计圆台面170的局部截面。药型罩是以中心轴线200为中心的旋转体，外特殊圆台面170的外边缘为直线。药型罩由混合金属粉压制而成，混合金属粉的成份有钨粉、铜粉、铝粉、铅粉、钼粉和铍粉等，药型罩也可以由各种金属板或者片直接压制而成。图7给出了药型罩中外特殊圆台面的第二种设计，这里外特殊圆台面是由相互连接的外凹曲线180和内凹曲线190绕旋转中心轴200旋转360°而成。药型罩前部外部曲线210、外凹曲线180、内凹曲线190和药型罩尾部外部曲线220在连接点可以相切，也可以不相切。对于药型罩第一和二种设计，药型罩总长度为Η4，底部(大口径部分)到外特殊圆台面170底部(大直径部分)，对于药型罩第二种设计，为外特殊圆台面18-190底部的垂直距离，即药型罩尾部高度为Η5。外特殊圆台面顶部到外特殊圆台面底部的垂直距离为Η6。外特殊圆台面顶部边缘的壁厚为Wl，而外特殊圆台面底部边缘的壁厚为W2，外特殊圆台面圆台角为θ(药型罩第二种设计没有Θ)，标号300是药型罩底部外直径。外特殊圆台面旋转中心轴与药型罩对称中心轴共轴。胃3为药型罩顶部区域最小壁厚，W4为药型罩底部最大壁厚，外特殊圆台面顶部壁厚Wl大于或等于W3，即Wl 2W3。外特殊圆台面底部壁W2小于W4，S卩W2<W4。外特殊圆台面顶部壁厚Wl和底壁厚之间的大小关系为W2大于Wl，小于或等于170%W1，S卩W1<W2 < Wl X 170%。!15的长短范围为大于25%H4小于75%H4，即H4X25% < H5 < H4 X 75%。外特殊圆台面高度H6的长度范围为大于或等于1%H4，小于或等于20%H4，即H4X1% < H6 < H4X20%。外特殊圆台角Θ的大小范围为大于或者等于81°，小于或者等于110° ,BPSl0 < Θ < 110°。
[0025]炸药:射孔弹中的炸药主要采用RDX、HMX和HNS等。
[0026]本发明的石油射孔弹的装配过程为:(1)将一定量的起爆炸药装入弹壳10内，再将主炸药装入弹壳内；(2)将药型罩高压压入装有炸药的弹壳内，这样就制成了一个石油射孔弹，弹壳口的内直径110比药型罩最大外直径300要大一点。弹壳10与药型罩30的中心轴的偏差角小于0.1°。
【主权项】
1.一种穿深石油射孔弹，其特征是，由弹壳，一定量炸药和药型罩组成，药型罩被压入弹壳内部，弹壳中心轴与药型罩中心轴一致，或者两中心轴偏差小于0.1°，一定量炸药位于弹壳内表面与药型罩外表面之间，与弹壳内表面和药型罩外表面紧密接触，弹壳内表面由起爆孔圆柱面、第一圆台面、第二圆台面、内部特殊圆台面、第三圆台面和内圆柱面组成，第一圆台面的一端边与起爆孔一端边连接，而另一端边与第二圆台面的一端边连接；内部特殊圆台面的一端边与第二圆台面的另一端边连接，另一端边与第三圆台面的一端边连接；内部圆柱面的一端边与第三圆台面的另一端边连接，起爆孔圆柱面、第一圆台面、第二圆台面、内部特殊圆台面、第三圆台面和内圆柱面的中心轴与弹壳中心轴一致，内部特殊圆台面由低端处的外凹曲线和与之相连接的直线绕弹壳中心轴旋转360°而成，低端处的外凹曲线和与之相连接的直线的长度大于或等于零，所述外凹曲线为圆弧，或椭圆弧，或抛物线弧，或双曲线弧； 药型罩是一由绕中心轴线的旋转体，药型罩外表面接近中部有一外特殊圆台面，外特殊圆台面的一端边与药型罩外表面前部部分连接，外特殊圆台面的另一端边与药型罩外表面尾部部分连接。2.根据权利要求1所述的穿深石油射孔弹，其特征是，弹壳内部特殊圆台面由依次相连接的低端处外凹曲线、直线和高端处内凹曲线绕弹壳中心轴旋转360°而成，低端处外凹曲线、直线和高端处内凹曲线连接处相切或相交。3.根据权利要求1所述的穿深石油射孔弹，其特征是，弹壳内部特殊圆台面由低端处外凹曲线和与之相连接的高端处的内凹曲线绕弹壳中心轴旋转360°而成，低端处的外凹曲线和高端处的内凹曲线在连接处相切或相交。4.根据权利要求1所述的穿深石油射孔弹，其特征是，弹壳中内部特殊圆台面的圆台角α大于第二圆台面的圆台角β，而小于180°，即β<α<180°。5.根据权利要求1、2或3所述的穿深石油射孔弹，其特征是，弹壳大口径底部面到内部特殊圆台面大口径底部面的垂直距离Η2大于或等于弹壳内部整长度H的30 %，小于或等于弹壳整长度的70% ,ΒΡΗΧ30% <Η2<ΗΧ70%，内部特殊圆台面的高度Η3大于或等于弹壳内部整长度H的0.1%,小于或等于弹壳整长度的30 %，SPHX0.1%<H3<HX30%。6.根据权利要求1所述的穿深石油射孔弹，其特征是，药型罩外特殊圆台面的圆台角Θ大于或者等于81°，小于或者等于110°，即81° < Θ < 110° ο7.根据权利要求1所述的穿深石油射孔弹，其特征是，药型罩外特殊圆台面由低处的外凹曲线和与之相连接的高处的内凹曲线绕药型罩旋转中心轴旋转360°而成，药型罩前部相应的曲线、低处的外凹曲线、高处的内凹曲线和药型罩尾部相应的曲线在连接处相切或相交。8.根据权利要求1或7所述的穿深石油射孔弹，其特征是，药型罩大口径底部面到外特殊圆台面大口径底部面的垂直距离H5大于或者等于药型罩整长度H4的25%，小于或者等于H4的75%，即H4X25% < H5 < H4X75%，药型罩外特殊圆台面的垂直高度H6的大小范围为大于或者等于1%H4，小于或者等于20%H4，即H4X1% < H6 < H4X20%，外特殊圆台面大口径底部处的药型罩壁厚W2大于外特殊圆台面小口径顶部处的药型罩厚Wl，小于或者等于170%W1JPW1<W2<W1X170%。
【文档编号】E21B43/119GK205422661SQ201620297385
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】王泽平
【申请人】王泽平