專利名稱:聚能藥包的藥型罩以及射孔槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚能藥包(shaped charge )的藥型罩，該藥型罩包括多 個(gè)部分且至少一個(gè)部分包括粉末材料。
背景技術(shù)：
圖1示出了一種典型的聚能藥包IO,其具有金屬外罩11或裝藥外殼11。 高爆炸性材料13置于金屬外罩11內(nèi)。藥型罩12在引爆之前將爆炸材料保 持在外罩11內(nèi)。引火柱15為引爆索16和爆炸物13之間提供了引爆連接。
當(dāng)聚能藥包IO被引爆后，藥型罩12的一部分形成藥型罩的射流部分。 該射流部分被推離外罩11并沿方向17射向目標(biāo)。藥型罩12的另一部分被 推離外罩11并形成所謂的藥型罩的軒體或柱體部分(slug or carrot portion )。 該杵體或柱體部分與所述噴射部分被推動(dòng)的程度不同。當(dāng)聚能藥包10用在 射孔槍中時(shí)，目標(biāo)通常是帶套管的井下巖層。在引爆之后，藥型罩12的射 流部分被推動(dòng)穿過套管并進(jìn)入井下巖層，用以增加井下油氣的回收。另一方 面，扦體部分被設(shè)計(jì)用來斷開與套管的接觸。
大約只有25-30%的聚能藥包藥型罩的質(zhì)量被轉(zhuǎn)化為射流。射流密度、 速度分布、射流材料、射流準(zhǔn)直性和目標(biāo)特性決定了射流穿透給定目標(biāo)的能 力。雖然扦體部分對(duì)聚能藥包的穿透沒有多大貢獻(xiàn)，但它可以具有某些增強(qiáng) 系統(tǒng)性能的特性。例如，該杵體應(yīng)該解體而不會(huì)塞住目標(biāo)中的穿孔孔道。
用于聚能藥包的藥型罩是使用純金屬、合金和/或陶瓷制造的。用來形 成藥型罩的金屬可以是粉末材料，其中例如可以包括鎢、鉛或銅。當(dāng)使用后 者制成的藥型罩時(shí)，大約75%的鎢，即杵體部分中鎢的部分，沒有轉(zhuǎn)化為射 流。由于鴿在這些粉末塊中占了很大部分，而且鎢造價(jià)十分昂貴，用鎢制造 聚能藥包的杵體部分浪費(fèi)了大量的資金。
目前已經(jīng)制造出了一些用于聚能藥包的藥型罩，其中的射流部分和杵體 部分是使用不同的固體材料制造的。這類藥型罩的一個(gè)例子就是利用固體銅 制造射流部分并用固體鋅制造杵體部分。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，用于聚能藥包的藥型罩至少包括兩個(gè)部分，其中至少一個(gè) 部分包括粉末材料。其中 一個(gè)部分接近射流段而其他部分接近藥型罩。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的藥型罩包括三個(gè)部分，其中兩個(gè)部分構(gòu) 成桿體，第三個(gè)部分構(gòu)成射流。在另一個(gè)實(shí)施例中，三部分中的兩個(gè)部分構(gòu) 成射流，而第三部分構(gòu)成扦體。
在另一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的藥型罩包括四個(gè)部分，且為了優(yōu)化穿 透過程或增強(qiáng)穿孔孔道，每個(gè)部分都可以包括相同或不同粉末材料。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的藥型罩的任一部分都可以由粉末形成， 該粉末可以包括從由鋁、銅、鉛、錫、鉍、鎢、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、硼、 鈮、鈦、銫、鋅、鎂、硒、碲、錳、鎳、鉬和釔中所選的單一材料或者材料 的任意組合。通過選擇用于杵體部分和射流部分的粉末材料的顆粒尺寸，可
以在扦體和/或射流中獲得更均勻的爆轟波陣面(detonation wavefront),而 通過選擇用于射流段的粉末材料的顆粒尺寸能實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定(橫向速度降 低)的射流。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，藥型罩的一個(gè)部分可以用固體材料制造，例 如銅、鋅、鋁或鉛，而其他部分可以用粉末材料制造。根據(jù)本發(fā)明，射孔槍包括多個(gè)聚能藥包，其中每個(gè)聚能藥包包括外罩， 藥型罩和置于外罩和藥型罩之間的爆炸材料。如上所述，用于每個(gè)聚能藥包 的藥型罩至少包括兩個(gè)部分。


圖i是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種典型的聚能藥包部分截面正視圖；
圖2a是根據(jù)本發(fā)明由兩個(gè)部分構(gòu)成的藥型罩的實(shí)施例的截面正視圖；
圖2b是示出圖2a中兩部分藥型罩的射流部分和杵體部分在引爆時(shí)的 示意圖；
圖2c根據(jù)本發(fā)明同樣由兩部分組成的藥型罩的另 一 實(shí)施例的截面正視
圖；
圖2d示出了圖2c中兩部分藥型罩的射流部分和杵體部分在引爆時(shí)的 示意圖；
圖3 A是根據(jù)本發(fā)明由三部分構(gòu)成的藥型罩的實(shí)施例的截面正^f見圖； 圖3B是示出三部分藥型罩實(shí)施例的射流部分和扦體部分在引爆時(shí)的示
意圖；
圖3C是示出另 一個(gè)三部分藥型罩實(shí)施例的射流部分和抖體部分在引爆 時(shí)的示意圖；
圖4A是根據(jù)本發(fā)明由四部分構(gòu)成的藥型罩的實(shí)施例的截面正視圖； 圖4B是示出四部分藥型罩實(shí)施例的射流部分和扦體部分在引;^暴時(shí)的示
意圖；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明由兩個(gè)粉末部分和一個(gè)金屬部分構(gòu)成的藥型罩 的實(shí)施例的截面正視圖。
具體實(shí)施方式
下面將看到，本發(fā)明可以采用多種變形和實(shí)施方式。在以下描述中，將 闡述本發(fā)明的一些實(shí)施例，同時(shí)提供的大量細(xì)節(jié)將有助于理解本發(fā)明。本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明在實(shí)踐中可以不需要這些細(xì)節(jié)，因此可以由所 述實(shí)施例產(chǎn)生大量變式和變形。所以，以下描述只是說明性的而不是限定性 的。
參照?qǐng)D2A,其中描述的是根據(jù)本發(fā)明的藥型罩50的一個(gè)實(shí)施例。該藥 型罩50包括第一部分18和第二部分19,其中第一部分18和第二部分19 中至少一個(gè)部分包括粉末材料，而另一個(gè)部分具有與第一部分18和第二部 分19中的所述至少一個(gè)部分不同的組成。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，藥型罩 50的第一部分18和第二部分19都包括粉末材料，且每一部分都包括從鋁， 銅、鉛、錫、鉍、鴒、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、硼、鈮、鈦、銫、鋅、4美、硒、 碲、錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或材料的任意組合。藥型罩50可以 通過例如模具裝置制造，該模具裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的一種裝置。
參照?qǐng)D2B,示出了安裝有藥型罩50的聚能藥包引爆后，藥型罩50的 射流部分和抖體部分。第一部分18被選定為與藥型罩50的射流部分接近， 而第二部分19被選定為與藥型罩50的扦體部分接近。
依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的另一藥型罩51將參照?qǐng)D2C說明。藥型罩51 包括第一部分27和第二部分28。第一部分27的組成與第二部分28的組成 不同。第一部分27和第二部分28都可以包括粉末材料，且可以由從鋁，銅、
鉛、錫、敘、4烏、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、硼、鈮、鈥、銫、鋅、鎂、竭、碲、 錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或材料的任意組合的粉末制造。
參照?qǐng)D2D,在安裝有藥型罩51的聚能藥包引爆后，第一部分27和第 二部分28分別為藥型罩51的射流部分和杵體部分。圖2D示出所制造的接 近藥型罩射流段的部分27,同時(shí)部分28被選為接近藥型罩51的杵體部分。
圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的藥型罩20。該藥型罩20包括三 個(gè)部分21, 22和23。每一部分的成分都與其他部分的不同。例如藥型罩20 的每一部分21-23可以包括不同粉末材料。例如在一實(shí)施例中，藥型罩20 的部分21-23都是由從鋁，銅、鉛、錫、鉍、鴒、鐵、鋰、硫、^纟旦、鋯、硼、 鈮、鈦、銫、鋅、鎂、硒、碲、錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或材料的 任意組合的粉末制造的。藥型罩20可以用模具裝置制造。如上所述，不同 的部分21-23可以采用層狀構(gòu)型，部分23為外層，部分22為內(nèi)層，部分21 夾在部分23和22之間。也可以采用其他構(gòu)型，例如一個(gè)部分置于藥型罩的 遠(yuǎn)端， 一個(gè)部分置于藥型罩的近端。
圖3B示出了安裝有藥型罩20的聚能藥包引爆后，藥型罩20的射流部 分和抖體部分。在圖3B中，射流部分包括藥型罩20的部分21和22，而杵 體部分包括藥型罩的部分23。
根據(jù)本發(fā)明所公開的內(nèi)容的啟示，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解三層藥型罩 也可以制造(a) —部分射流段24和兩部分杵體段25, 26 (圖3C ); (b) 三部分射流與杵體；和(c)單一部分的射流尖端，后接單一部分的射流， 再后接單一部分的扦體。
圖4A示出了包括四個(gè)不同部分31-34的藥型罩30。四部分中任一部分 的成分都與其他部分的不同。為了優(yōu)化穿透過程或增強(qiáng)穿孔孔道，藥型罩30 的每個(gè)部分可以由一種或多種材料制造。例如每個(gè)部分都可以包括:A人鋁，銅、
鉛、錫、鉍、鴒、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、硼、鈮、鈦、銫、鋅、《美、踴、碲、 錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或材料的任意組合。藥型罩30也可以使 用模具裝置制造。
也可以在藥型罩的射流或桿體部分使用活性材料。藥型罩中活性材料的 使用已經(jīng)由美國專利申請(qǐng)No.2006/0266551公開，將該專利申請(qǐng)?jiān)诖艘米?為參考。
圖5示出了依據(jù)本發(fā)明的藥型罩40。該藥型罩40可以包括三個(gè)部分
41-43。三個(gè)部分41-43中每個(gè)部分的成分都與其他部分的不同。部分41用 固體材料制成，例如銅、鋅、鋁、鉭、鎳或鉛，藥型罩40的其他部分42, 43都由粉末材料制成，例如分別為鎢或銅。藥型罩50(圖2A)、藥型罩51 (圖2C)和藥型罩20 (圖3A)也可以包括一個(gè)如上所述固體材料制造的部
權(quán)利要求
1、一種聚能藥包的藥型罩，所述聚能藥包包括具有用于填充爆炸材料的空腔的外罩，所述藥型罩置于所述外罩內(nèi)部以將所述爆炸材料保持在所述外罩中，所述藥型罩包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分包括金屬粉末材料，且所述第二部分具有與所述第一部分不同的組成。
2、 如權(quán)利要求
1所述的藥型罩，其中所述第一部分與射流段靠近，而所 述第二部分與杵體段靠近。
3、 如權(quán)利要求
2所述的藥型罩，其中所述第一部分和第二部分的粉末材 料都包括從鋁，銅、鉛、錫、鉍、鴒、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、硼、鈮、鈦、 銫、鋅、鎂、硒、碲、錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或材料的任意組合。
4、 如權(quán)利要求
2所述的藥型罩，其中所述第一部分與第二部分中的粉末 材料的顆粒尺寸分布分別經(jīng)過選擇，以得到更加均勾的爆轟波陣面，并且所 述第一部分中的粉末材料的顆粒尺寸經(jīng)過選擇，以得到更穩(wěn)定(橫向速度降 低)的射流。
5、 如權(quán)利要求
1所述的藥型罩，其中所述藥型罩的第二部分包括固體材料。
6、 一種聚能藥包的藥型罩，所述聚能藥包包括具有用于填充爆炸材料的 空腔的外罩，所述藥型罩置于所述外罩內(nèi)以將所述爆炸材料保持在所述外罩 中，所述藥型罩包括第一部分、第二部分和第三部分，每個(gè)部分的組成與其 他部分不同，且至少所述第一部分和第二部分包括粉末材料。
7、 如權(quán)利要求
6所述的藥型罩，其中每個(gè)部分都包括粉末材料。
8、 如權(quán)利要求
7所述的藥型罩，其中所述三部分中任一部分的粉末材料 都包括從鋁，銅、鉛、錫、鉍、鴒、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、硼、鈮、鈦、銫、 鋅、鎂、硒、碲、錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或材料的任意組合。
9、 如權(quán)利要求
8所示的藥型罩，其中藥型罩包括杵體部分和射流部分， 所述扦體部分和射流部分中的粉末材料的顆粒尺寸分布經(jīng)過選擇，以得到更 加均勻的爆轟波陣面，并且所述射流部分中的粉末材料的顆粒尺寸經(jīng)過選 擇，以得到更穩(wěn)定(橫向速度降低)的射流。
10、 如權(quán)利要求
8所述的藥型罩，其中所述藥型罩的第一部分和第二部 分分別設(shè)計(jì)為構(gòu)成所述藥型罩的射流部分，而所述第三部分設(shè)計(jì)為構(gòu)成所述 藥型罩的杵體部分。
11、 如權(quán)利要求
8所述的藥型罩，其中所述藥型罩的第一部分和第二部 分分別設(shè)計(jì)為構(gòu)成所述藥型罩的杵體部分，而所述第三部分設(shè)計(jì)成構(gòu)成所述 藥型罩的射流部分。
12、 如權(quán)利要求
8所述的藥型罩，其中所述藥型罩用于射孔槍中的聚能藥包。
13、 如權(quán)利要求
4所述的藥型罩，其中所述藥型罩的射流部分包括活性 粉末材料。
14、 如權(quán)利要求
4所述的藥型罩，其中所述藥型罩的扦體部分包括活性 粉末材料。
15、 如權(quán)利要求
1所述的藥型罩，其中所述藥型罩的第一部分包括固體 材料，而所述第二部分包括粉末材料。
16、 如權(quán)利要求
1所述的藥型罩，其中所述藥型罩包括與其他部分組成 不同的第三部分，且每個(gè)部分包括粉末材料。
17、 如權(quán)利要求
16所述的藥型罩，其中用于三部分中任一部分的粉末材 料成分不同，它們都包括從鋁，銅、鉛、錫、鉍、鎢、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、 硼、鈮、鈦、銫、鋅、鎂、硒、碲、錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或材 料的任意組合。
18、 如權(quán)利要求
17所述的藥型罩，其中所述藥型罩包括杵體部分和射流 部分，其中所述扦體部分的粉末材料顆粒尺寸經(jīng)過選擇，以得到均勻的爆轟 波陣面，并且所述射流部分中的粉末材料的顆粒尺寸經(jīng)過選擇，以得到均勻 的射流。
19、 如權(quán)利要求
17所述的藥型罩，其中所述藥型罩的第一部分和第二部 分分別^皮設(shè)計(jì)為構(gòu)成所述藥型罩的射流部分，所述第三部分被設(shè)計(jì)為構(gòu)成所 述桿體部分。
20、 如權(quán)利要求
17所述的藥型罩，其中所述藥型罩用于射孔槍中的聚能 藥包。
21、 如權(quán)利要求
17所述的藥型罩，其中所述藥型罩進(jìn)一步包括在射流部 分中的活性粉末材料。
22、 如權(quán)利要求
17所述的藥型罩，其中所述藥型罩進(jìn)一步包括在杵體部 分中的活性粉末材料。
23、 如權(quán)利要求
1所述的藥型罩，其中所述藥型罩包括成分與所述第一 部分、第二部分和第三部分不同的第四部分，其中至少一個(gè)部分包括固體材 料，其余三部分包括粉末材料。
24、 一種包括多個(gè)聚能藥包的射孔槍，其中所述多個(gè)聚能藥包中每個(gè)都 包括具有用于容納爆炸材料的空腔的外罩和置于所述外罩內(nèi)的藥型罩，所述 外罩和藥型罩都與爆炸材料接觸，且每個(gè)聚能藥包的藥型罩包括至少三個(gè)部 分，其中所述三個(gè)部分中至少兩個(gè)部分包括粉末材料。
25、如權(quán)利要求
21所述的藥型罩，其中所述三個(gè)部分中的任一部分的 粉末材料都包括從鋁，銅、鉛、錫、鉍、鎢、鐵、鋰、硫、鉭、鋯、硼、鈮、 鈦、銫、鋅、鎂、硒、碲、錳、鎳、鉬和鈀中所選的單一材料或材料的任意 組合。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種包括多個(gè)部分的聚能藥包的藥型罩和射孔槍。該聚能藥包的藥型罩的至少一個(gè)部分包括粉末材料。在本發(fā)明一實(shí)施例中，藥型罩包括兩個(gè)包括不同粉末材料的部分，而在其他實(shí)施例中，藥型罩包括三或四個(gè)部分。當(dāng)聚能藥包用于射孔槍時(shí)，活性粉末材料可以被添加至藥型罩的多個(gè)部分中，從而優(yōu)化穿透過程或增強(qiáng)穿孔孔道。
文檔編號(hào)F42B1/00GKCN101393000SQ200810161723
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年9月22日
發(fā)明者勞倫斯·A·貝爾曼, 楊文波 申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan