大孔径射孔弹研制-学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

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2001年·第4期
并与射孔
大孔径射孔弹研制
石使于阳刻军
(中兵器工业第二O四研究所
摘要该文介绍了大孔径射孔弹的设计、研究、应用及药型罩结构的设计原则,并提供
了试验研究结果及实际应用的数据。实验结果表明该大孔径射孔弹具有无杵堵、大孔径、穿深
较高的特点,应用该技术可使油井增产。
主题词射孔弹大孔径金属粉末药型罩
射孔技术是石油勘探与开发系统工程中极为重要的技术,射孔弹的穿孔性能直接影响油
气并的产能。用于油开采时,由于通常所用射孔弹射出的孔道细、孔径小,造成油流进入井
筒的阻力大,导致流量小,使产能受到影响。而采用大孔径射孔弹射孔可使压力损失下降,提
高流量,能够大幅度地提高产能、并有利于孔隙度大的砂岩产层排砂,固砂
开发研制大孔径射孔弹的目的是大幅度地提高射孔孔径,以提高油、气并产量并降低开采
成本。为此,提出了研制大孔径射孔弹的任务。其主要技术指标:入口孔径≥17mm,泥凝
土靶穿深≥250mm。國外部分产品的性能见表1。
表1国外大孔径射孔弾性能
公司名称
枪外径
套管
平均人口孔径
混凝土穿深
177mmm
欧文
4
177mm
9.3mm
99mm
200mm
斯伦贝谢
7
16. Bmm
244mm
16.3mm
199mm
可特拉斯
19. 8mm
158mm
结构设计
设计大孔径、无杵堵射孔弹的重点在于药型罩设计及装药结构设计。因为药型罩在炸药
爆炸驱动作用下被压境、并向轴承方向高速运动,互相碰踅后形成聚能射流,罩内壁部分形成
高速、高温、高能量密度的金属射流起穿孔作用,罩外壁部分形成速度较低的杵体。射流与杵
体是共生的两个部分,无杵堵并非完全没有杵体,而是让杵体破碎不形成整体杵,这样才能不
堵塞孔道。
收日期:2001-10-10
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测井与斯孔
2001年
药型罩结构
聚能射孔弹射孔后形成的穿深,入口孔径与孔道粗细,主要取决于药型罩的口径与锥角
(或曲率半径)。要形成较大的孔径与孔道,就应选择较大的口径与锥角。依据理论分析及计
算,进行了大锥角罩和曲面罩的设计,对大锥角罩在70°~120°间选取不同角度进行了试验,对
曲面罩在R20~R50间选取不同曲率及曲面形状进行了试验,并进行了等壁厚買、变壁厚罩的
试验,当罩锥角大于120°时,将不再形成聚能射流,而是翻转形成自锻弹丸,此时穿深很浅
最终根据实验结果,确定选用变壁厚曲面罩。
装药结构
聚能射孔弹的装药结构对射流的速度、长度及直径等有很大形响,即形响射孔穿深和孔
径。使炸药厚沿罩母线非单谓变化,沿罩母线使局部药厚加大(减小),可使射流局部变细(变
粗),这样有利于形成大孔径。
药型粉末配方研究
以铜粉为基础,添加鸽粉、铅粉、粉等进行了试验并从中选定了配方。
硏究结果
大孔径射孔弹参数
通过前述研究,最终确定了大孔径射孔弹的最佳方案。
其主要技术参数如下
弹体外径
0257 mm
弹体高度
45 mm
罩直径
550.6mm
装药量
g
其结构示意图见图1
主要试验数据
1大孔径射孔弹结物
通过地面穿凝土靶试验,检验射孔弹的穿孔深度及套管上入口孔径。试验中所用的泥
凝土靶均按 APIRE43标准制作,试验时采用模拟装枪结构。试验布置示意图见图2。试验
时,枪和套管均用10mm厚45#钢模拟。试验数据见表2、表3
射孔弹
有间
45+ MH 10mm
45* TH 10mm
实向(大
5
是是十
2试验布示意日
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第4期
石健,等:大孔径射孔弹研剖
豪2射孔弹地面穿趣士试验数据(零间隙
弹号
7
8
平均值
间蹴《mm)
D
套管孔径(mm)2u.5121,4120.5119.820.82119.820119.319.5
穿孔深度(m)「250「260「275「265」250240「260「2502551260
255,5
起爆率100
穿孔率10096
杵堵率0
把强42MPa
豪3射孔弾地面穿混士靶试验数据(大间)
弹号
3
7
平均值
何(m)3030303030303
3030
套管孔径(mm)15.6116,4114,816.515.8115.5115.116.7115.,4115,8
穿孔深度(mm300330「310「32513103203253103]0315315.5
し起舞率1005?孔率109堵率0
把强42MPa
试验后模拟套管的孔形照片见图3、图4。
四
日3零向下身孔照片
日4大间隙下穿孔照片
从试验数据可以得出,平均入日孔径为18.05mm,平均穿深为285mm,均达到了设计指
标要求,并有所提高。
使用情况
使用大孔径射孔与高能气体压裂联作施工,在河南油田与辽河油田的稠油井上进行了试
用效果良好。2000年8月底,盘锦通用石油新技术有限公司在 BECKBURY国际有限公司