特深穿透射孔弹药型罩的制备方法技术

一种特深穿透射孔弹药型罩的制备方法，涉及射孔弹药型罩的设计制造技术领域，包括金属粉末预处理、金属粉末混合、混合粉末造粒、药型罩罩坯压制、脱除罩坯中的有机粘结剂、药型罩罩坯烧结六个步骤，本发明专利技术采用多形状和多角度药型罩的设计，提供了一种特深穿透射孔弹药型罩的制备方法，解决了在制作上易造成密度分布不均匀，和多种金属材料混合的粉末，模压中易产生分层的问题，具有装药腔分布合理、有利于提高金属射流的侵彻能力的特点。

【技术实现步骤摘要】

一种，用于石油天然气开采过程中 的射孔施工作业，涉及油气井射孔弹的药型罩的设计制作

技术介绍
为最大程度地发挥射孔弹的穿孔效能，提高射孔弹的穿孔深度，研究人 员对提高射孔弹穿孔性能的技术途径开展了深入研究，特别是在药型罩的爆炸聚能作用方 面，研究越来越深入，通过研究和实验，研究人员认识到药型罩材料是聚能效应能量的载 体，其性能将直接影响射流质量的优劣，例如射流的密度、射流的速度和连续射流的长度等 都会直接影响射孔的质量；为了使药型罩的破碎性好、侵彻力强、渗透率高，就需要制作药 型罩的材料密度高、声速大、延展性好，以便使射流在侵彻之前能充分拉长，从而提高射孔 弹穿深的性能；在射孔弹的形状方面，目前，应用于石油射孔弹药型罩的结构主要有圆锥 形、抛物线形、球形、喇叭线、截锥形等结构形状；在材料方面，目前，选用的材料包括铜、钨、 钼、铋、铅、镍金属粉末中的一种或几种金属粉末的混合，在制作方面，目前，制作方法主要 采用粉末冶金模压成型的方式。由于药型罩具有壁薄，大高径比等特殊外形，因此，制作方面，采用粉末冶金模压 法制备的药型罩的密度分布呈顶部和口部密度大、中间部分密度小，造成密度分布不均勻； 在材料方面，采用多种金属材料混合的粉末，由于粉末的比重、颗粒度、硬度等物理性质不 同，在常规模压过程中容易产生分层的现象，也导致药型罩密度分布不均勻，这些缺点都会 使生产的石油射孔弹的穿孔深度下降。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，采用多形状和多角度药型罩的制作方法， 提供了一种。本专利技术是这样实现的本专利技术包括以下六个步骤第一步金属粉末预处理步骤1 将选好的金属粉末原材料在200°C 250°C温度范 围内进行退火处理；第二步金属粉末混合步骤2 将退火处里完毕的金属粉末按设计的比例在圆锥形 混料器中进行混合，额定机器转速为300 350转/小时，混合时间为5 7小时；第三步混合粉末造粒步骤3 在已混合好的金属粉末中添加0. 2 % 0. 5 %的有机 粘结剂，然后在造粒设备中将混合粉末进行造粒，造粒完成后，等到干燥后进行筛分，形成 造粒粉，筛分的筛子目数为20-15目；第四步药型罩罩坯压制步骤4:将已制备好的造粒粉在钢模中，用压力机压制成 药型罩罩坯，压力机的压力为20-25MPa ；第五步脱除罩坯中的有机粘结剂步骤5 将压好的药型罩罩坯中的有机粘结剂在 400°C 450°C的温度下从罩坯中出，在本步骤的过程中要采用氮气全程作为保护气氛；第六步药型罩罩坯烧结步骤6 将制好的药型罩罩坯放置在真空烧结炉中，升温 到额定800°C 900°C的温度，保温1-2小时，然后降温至常温后，从烧结炉中取出，形成药 型罩成品；所述第三步骤中添加的有机粘结剂是由聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚醚、聚乙烯 醇、石蜡、硬酯酸锌七种高级醇按照相同的比例组合成0.2% 0.5%的有机粘接剂，也可以任选其中的几种按照相同比例组合成0. 2 % 0. 5 %的有机粘接剂，或者只用其中的任 意一种形成0. 2% 0. 5%的有机粘接剂。所述第六步药型罩罩坯烧结步骤的过程，目的是使混合粉末中的组元在高温下再 结晶，恢复组元塑性，并消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构；由本专利技术制备的射孔弹药型罩分为罩顶7、外壁面15和内壁面11三个部分，罩顶 7为圆弧型状；外壁面14分为上圆锥面12、下圆锥面15和中间圆弧面13三个部分，上、下 两部分的圆锥面均与间部分的圆弧面光滑连接；内壁面10的上部为上圆锥面8，下部为指 数方程确定的曲面结构11，中间部分为圆弧面9，上下两个部分光滑连接。本专利技术的优点和有益效果本专利技术制备的药型罩结构与匹配的金属弹壳内壁面曲 线结构，能使炸药在装药腔内的分布更合理，在爆轰波的作用下，能将金属射流拉得更长， 有利于提高金属射流的侵彻能力，采用本专利技术制备的药型罩配置的射孔弹，经检测，在API 标准混凝土靶上的穿孔深度达到1433mm以上，采用089mm射孔枪在API标准混凝土靶上 的平均穿深较国内同类型射孔弹产品穿孔深度提高了 60%以上，采用0127mm射孔枪在 API标准混凝土靶上的平均穿深较国内同类型射孔弹平均穿孔深度提高了 79%。附图说明图1为本专利技术的制备流程框图；图2为本专利技术制备的药型罩结构示意具体实施例方式下面结合附图给出本专利技术的实施例。实施例1 本专利技术所述的药型罩制备方法包括金属粉末预处理1、金属粉末混合2、混合粉末 造粒3、药型罩罩坯压制4、脱除罩坯中的有机粘结剂5、药型罩罩坯烧结6六个步骤第一步金属粉末预处理1 将粉末原材料在200°C 250°C温度范围内进行退火 处理，去除粉末表面氧化层，降低碳和其它杂质含量并消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶 体结构；第二步金属粉末混合2 将退火处里完毕的金属粉末按设计的比例在圆锥形混 料器中进行混合，额定机器转速为300 350转/小时，混合时间为5 7小时；第三步金属粉末造粒3 步骤是在将已混合好的金属粉末中添加0. 2% 0. 5% 的有机粘结剂，在造粒设备中将混合粉末进行造粒，形成造粒的复合金属末粉；添加的有机 粘结剂是由聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚醚、聚乙烯醇、石蜡、硬酯酸锌七种高级醇按照相同 的比例组合成0. 2% 0. 5%的有机粘接剂，也可以任选其中的几种按照相同比例组合成 0. 2% 0. 5%的有机粘接剂，或者只用其中的任意一种形成0. 2% 0. 5%的有机粘接剂；第四步药型罩罩坯压制4 本步骤是将已制备好的复合金属粉末在钢模中，用压 力机在20-25Mpa下压制成药型罩罩坯；第五步脱除罩坯中的有机粘结剂5 本步骤是将药型罩罩坯中的有机粘剂在 400°C 450°C高温下从罩坯中排出，在加温过程中要采用氮气作保护气氛；第六步药型罩罩坯烧结6 本步骤是将药型罩罩坯放置在真空烧结炉中，升温到 800°C 900°C的温度，使混合粉末中的组元在该温度下再结晶，恢复组元塑性，并消除粉末 的加工硬化，稳定粉末的晶体结构。保温1-2小时后，降至常温，再从真空烧结炉中取出。经过上述六个步骤就完成了药型罩成品的制备，获得了药型罩产品。实施例2 由本专利技术制备的药型罩包括罩顶7、外壁面11和内壁面10三个部分，罩顶7为圆 弧型状；外壁面14分为上、中、下三段，其中，上圆锥面12和下圆锥面15均为圆锥面结构， 上圆锥面12的角度在42° 55°之间，下圆锥面15的角度在45° 60°之间，中间段 为圆弧面13，上、下两部分的圆锥面12和和15与中间段的圆弧面结构13光滑连接；内壁 面10也分为上中下三段，上段为圆锥面8，上段圆锥面8的角度比外壁面的上圆锥面12的 角度小0° 3°，下段为指数方程确定的曲面结构11，中段为圆弧面9，上、中、下三段为无 接点光滑连接；制造时，先按照设计要求制造模具，在压制机上安装符合药型罩设计要求形 状和角度的模具，装好模具后，然后按照上述制备方法的步骤进行压制；压制的药型罩的罩 7、外壁面14和内壁面10应符合要求的形状和角度，然后进行检验，将合格的药型罩送到射 孔弹压装工序，再将已称量准确的散粒高能炸药倒入金属弹壳内，再使用压弹设备将药型 罩压入金属弹壳内就完成了射孔弹的制造。实施例3 将制造好的本专利技术进行现场应用；某井珍珠冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特深穿透射孔弹药型罩的制备方法，包括六个步骤，其特征在于：第一步金属粉末预处理步骤：将选好的金属粉末原材料在２００℃～２５０℃温度范围内进行退火处理；第二步金属粉末混合步骤：将退火处里完毕的金属粉末按设计的比例在圆锥形混料器中进行混合，额定机器转速为３００～３５０转／小时，混合时间为５～７小时；第三步混合粉术造粒步骤：在已混合好的金属粉末中添加０．２％～０．５％的有机粘结剂，然后在造粒设备中将混合粉未进行造粒，造粒完成后，等到十燥后进行筛分，形成造粒粉，筛分的筛子目数为２０－４５目；第四步药型罩罩坯压制步骤：将已制备好的造粒粉在钢模中，用压力机压制成药型罩罩坯，压力机的压力为２０－２５ＭＰａ；第五步脱除罩坯中的有机粘结剂步骤：将压好的药型罩罩坯中的有机粘结剂在４００℃～４５０℃的温度下从罩坯中排出，在本步骤的过程中要采用氮气全程作为保护气氛；第六步药型罩罩坯烧结步骤：将制好的药型罩罩坯放置在直空烧结炉中，升温到额定８００℃～９００℃的温度，保温１－２小时，然后降温至常温后，从烧结炉中取出，形成药型罩成品；。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宏伟，郭鹏，付代轩，赵世华，谢湛，李云，涂良，余讯，杨清勇，杜明章，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：90