射孔弹金属药型罩的性能改善方法与流程

本发明涉及涉及粉末冶金及化工，尤其涉及射孔弹金属药型罩的性能改善方法。

背景技术：

1、石油是现代工业和现代文明的物质基础，是现代经济发展无法忽视的重要能源和重要工业原料，各行各业对石油有很高的依赖性。目前我国大型油田已经进入中后期高含水、高采油速率、高采出程度的“三高”开采阶段，给石油开发的开源节流工作提出了严峻的挑战。高效射孔完井技术是提高石油产能的关键技术，石油射孔弹是油井产能和效益的倍增器，药型罩是石油射孔弹最主要的部件。炸药起爆后，压垮的药型罩会迅速汇聚形成金属射流，金属射流侵彻后所形成的穿孔孔径和穿孔深度的大小直接影响着油井产率比。因此金属药型罩的性能保持稳定是至关重要的，是目前世界各国各专业研究机构研究最多的方向。

2、人们在生产科研实践活动中发现石油射孔弹在自然条件下存放一定时间后（≥6个月后）其穿孔性能存在不同程度的衰减，普遍下降20%以上，有的甚至达50%以上，通过正交实验可以排出是弹体和装药的影响，最后锁定是药型罩表面氧化和几何尺寸特别是轴向变形引起的。

3、其他技术如金属材料激光增材复合技术、slm复合技术等也能一定程度上解决这一问题，但工艺复杂，成本太高，生产周期长。

技术实现思路

1、本发明拟克服现有技术的不足，通过按不同步骤和参数先后加入两种不同性质和功用的高分子聚合物，以常温模压的方式达到金属药型罩性能具有较好的时效性，形成稳定的抗变形和抗氧化的弹性体药型罩。

2、为了实现上述目的，本发明拟采用以下技术方案：

3、射孔弹金属药型罩的性能改善方法，包括以下步骤：

4、s1，准备材料：准备好金属粉末w、cu和pb，以及高分子聚合物pn和tpu；

5、s2，材料混合：将准备好的金属粉末w、cu、pb以及高分子聚合物pn投入混料机中，利用混料机对材料进行混合；

6、s3，药型罩的初压制：取混合后的材料，利用压罩机对材料初步压制成型；

7、s4，药型罩内表面抗氧层的压制：对初步压制成型的药型罩内表面喷射高分子聚合物tpu，利用压罩机对药型罩进行二次压制，以获得药型罩产品。

8、优选的，所述步骤s1中，准备材料包括对高分子聚合物pn进行筛分，以确保使用的高分子聚合物pn的费氏粒度在80～100目之间。

9、优选的，所述步骤s1中，准备材料包括对高分子聚合物tpu进行筛分，以确保使用的高分子聚合物tpu费氏粒度在500～600目之间。

10、优选的，所述步骤s2中，投入混料机中的材料包括8%～80%的 w、10%～60%cu、10%～30%的pb以及1%～4%的高分子聚合物pn。

11、优选的，所述步骤s3中，药型罩的初压制包括以下步骤：

12、根据药型罩产品型号在压罩机上安装相应的压罩模具，压罩模具包括阳模和阴模；

13、调整好模具与压罩机平台的平行度；

14、调整好压罩模具阳模和阴模的中心垂直度；

15、按要求称取混合后的材料，并将称取好的材料送入压罩模具；

16、控制压罩机配合压罩模具对压罩模具中的材料进行压制。

17、优选的，所述步骤s3中，压罩机以15～17mpa的主压力以及3～5s的主压力保压时间对材料初步压制成型。

18、优选的，所述步骤s4中，压罩机以6～8mpa的主压力（轴向压力）以及2～3s的主压力保压时间对对药型罩进行二次压制。

19、优选的，所述步骤s4中，对初步压制成型的药型罩内表面喷射高分子聚合物tpu的过程中，喷射气压为0.1～0.3mpa，喷射时间为1～2s。

20、优选的，还包括步骤s5，合格药型罩的筛选：

21、重复s3～s4，以批量生产药型罩产品；

22、利用激光检测仪测量每一个药型罩产品在轴向上一固定点位的壁厚值；

23、基于标准值与激光检测仪测得的壁厚值获取壁厚差β；

24、对壁厚差β不合格的药型罩产品予以清除。

25、优选的，所述步骤s5中，当壁厚差β＞0.05mm时，药型罩产品不合格。

26、本发明所带来的有益技术效果：

27、本技术方案采用加入两种不同功能的高分子聚合物，按照上述特定工艺进行药型罩性能改良，使药型罩性能在通常环境中时效性保持稳定。具体是加入高分子聚合物pn（羟甲基磺酸钠，以下简称pn）和高分子聚合物tpu（热塑性聚氨酯橡胶，以下简称tpu）。其中，高分子聚合物pn能使药型罩中几种密度差异很大的金属粉末网格化并络合在一起，达到均质不分层的目的，微观晶粒成为弹性体，药型罩整体具有自主复原功能，解决轴向变形的问题；然后在已成形的药型罩初体中喷射高分子聚合物tpu，从而在锥体内表面通过二次模压能使药型罩内表面形成抗氧化保护层。通过以上措施就能使石油射孔弹在贮存期内保持性能稳定，解决了长期困扰业界的时效性问题，且该技术方案工艺简单、成本低、生产周期短。

技术特征：

1.射孔弹金属药型罩的性能改善方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述射孔弹金属药型罩的性能改善方法，其特征在于：所述步骤s1中，准备材料包括对高分子聚合物pn进行筛分，以确保使用的高分子聚合物pn的费氏粒度在80～100目之间。

3.如权利要求1所述射孔弹金属药型罩的性能改善方法，其特征在于：所述步骤s1中，准备材料包括对高分子聚合物tpu进行筛分，以确保使用的高分子聚合物tpu费氏粒度在500～600目之间。

4.如权利要求1所述射孔弹金属药型罩的性能改善方法，其特征在于：所述步骤s2中，投入混料机中的材料包括8%～80%的 w、10%～60%cu、10%～30%的pb以及1%～4%的高分子聚合物pn。

5.如权利要求1所述射孔弹金属药型罩的性能改善方法，其特征在于，所述步骤s3中，药型罩的初压制包括以下步骤：

6.如权利要求1所述射孔弹金属药型罩的性能改善方法，其特征在于：所述步骤s3中，压罩机以15～17mpa的主压力以及3～5s的主压力保压时间对材料初步压制成型。

7.如权利要求1所述射孔弹金属药型罩的性能改善方法，其特征在于：所述步骤s4中，压罩机以6～8mpa的主压力以及2～3s的主压力保压时间对对药型罩进行二次压制。

8.如权利要求1所述射孔弹金属药型罩的性能改善方法，其特征在于：所述步骤s4中，对初步压制成型的药型罩内表面喷射高分子聚合物tpu的过程中，喷射气压为0.1～0.3mpa，喷射时间为1～2s。

9.如权利要求1所述射孔弹金属药型罩的性能改善方法，其特征在于，还包括步骤s5，合格药型罩的筛选：

10.如权利要求7所述射孔弹金属药型罩的性能改善方法，其特征在于，所述步骤s5中，当壁厚差β＞0.05mm时，药型罩产品不合格。

技术总结本发明涉及涉及粉末冶金及化工技术领域，尤其涉及射孔弹金属药型罩的性能改善方法，包括准备好金属粉末W、Cu和Pb，以及高分子聚合物PN和TPU；将准备好的金属粉末W、Cu、Pb以及高分子聚合物PN投入混料机中，利用混料机对材料进行混合；取混合后的材料，利用压罩机对材料初步压制成型；对初步压制成型的药型罩内表面喷射高分子聚合物TPU，利用压罩机对药型罩进行二次压制，以获得药型罩产品。本技术方案采用加入两种不同功能的高分子聚合物，使得药型罩整体具有自主复原功能，解决轴向变形的问题，并在药型罩内表面形成抗氧化保护层，以使石油射孔弹在贮存期内保持性能稳定，解决了长期困扰业界的时效性问题。技术研发人员：向旭,雷新华,吴焕龙,陈健,刘玉龙,郭鹏,付代轩受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13