CN111094889A - 聚能射孔弹衬里、用于高温井筒作业的聚能射孔弹和用其对井筒射孔的方法 - Google Patents

Abstract

具有多种金属粉末的聚能射孔弹衬里，所述多种金属粉末包括纯度等级为至少约99.5％的至少一种高纯度等级金属。所述金属粉末和高纯度等级金属被压缩以形成所述聚能射孔弹衬里，并且所述聚能射孔弹衬里用于安装在聚能射孔弹中。被安装在所述聚能射孔弹中之后，所述聚能射孔弹衬里被热软化，使得其具有小于约20体积％的孔隙度，并且在被热软化时能够保持其机械完整性。公开了包括这种衬里的聚能射孔弹，以及使用其中定位有这种衬里的这种聚能射孔弹对井筒射孔的方法。

Description

聚能射孔弹衬里、用于高温井筒作业的聚能射孔弹和用其对 井筒射孔的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月14日提交的美国临时申请62/558,552和2017年12月5日提交的美国临时申请62/594,709的权益，这两个申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

一般地描述了包括多种具有高纯度金属的金属粉末的聚能射孔弹衬里。更具体地，描述了一种具有聚能射孔弹衬里的聚能射孔弹衬里，该聚能射孔弹衬里包括至少一种纯度等级至少为约99.5％的高纯度等级金属。

背景技术

作为完井过程的一部分，套管井/井筒被打孔以允许来自岩层(储层)的流体或气体流入井筒。射孔枪管柱组件通过钢丝绳、测井电缆(wireline)或油管输送射孔(tubingconveyance perforating,TCP)机构被输送到垂直、偏斜或水平井筒中，这些井筒可以包括水泥套管和其他管材，并且射孔枪进行发射以在套管以及周围的地层区域中产生开口/射孔。这样的地层区域可以包括地下油气页岩地层、砂岩地层和/或碳酸盐地层。

通常，使用聚能射孔弹(shaped charges)在井筒内形成射孔。这些聚能射孔弹用于将射弹能量聚焦到目标上，从而例如在钢套管或油管、水泥护套和/或周围的地质构造中产生圆形射孔(在锥形聚能射孔弹的情况下)或狭缝形/线形射孔(在狭缝形聚能射孔弹的情况下)。为了进行这些射孔，聚能射孔弹典型地包括位于外壳(即，聚能射孔弹弹壳)的腔体中的***/高能材料，在该外壳中具有或没有衬里。应当认识到，聚能射孔弹的弹壳或外壳不同于井筒的套管，井筒的套管在钻井过程之后被放置在井筒中，并且可以胶结在适当位置以便在对周围的地层进行射孔之前使井筒稳定。通常，位于聚能射孔弹弹壳的腔体中的***被选择为使它们具有高爆速和高爆压。

聚能射孔弹典型地在被放在井筒内之后不久起爆，以防止长时间暴露在井筒的高温下。起爆时，装在聚能射孔弹中的***会***并产生***波，这通常会使衬里破碎并从聚能射孔弹中射出/排出，从而产生高速运动的向前移动的射孔射流。射孔射流穿过容纳有***的聚能射孔弹弹壳的开放端行进，并用于刺穿/穿透射孔枪的枪身、套管或井壁管和周围的水泥层，从而在周围的目标地质构造中形成圆柱形/锥形(射孔)隧道。该隧道有利于流体(油/气)从地层流出和/或抽出。

典型地，衬里包括各种成分，如粉末金属和非金属材料和/或粉末金属合金以及粘合剂，它们被选择以在***时产生高能量输出或射流速度。已经发现衬里形态的缺陷和/或衬里的各种成分中的杂质会损害衬里以及所形成的射孔隧道的性能。图1中示出这种衬里1的一般示例。所示出的衬里1具有大致圆锥体2，该圆锥体2具有顶部3和裙部4。在被加热到高达约300℃的温度之后，衬里1显示出在圆锥体2的表面上形成有多个珠或气泡5。这些珠5是在衬套1被加热之后形成的，并且是用于形成衬里1的金属粉末中的杂质导致的。据信这会降低/不利地影响衬里1的性能，并且在聚能射孔弹在井筒中***时，会导致射流不均匀或者颗粒化(即，分离成不同的部分)。

考虑到与当前可用的用于井筒射孔的方法和设备相关的缺点，需要一种聚能射孔弹衬里，其在聚能射孔弹***时形成均匀的射流。本公开解决了该需求，并且还提供一种不必与井筒的高温隔离的聚能射孔弹，以及对井筒射孔的方法，该方法增强了所导致的流体从地层中的流出。

发明内容

根据一个方面，本公开的实施方式可以与聚能射孔弹衬里相关联。这种聚能射孔弹衬里可产生理想的射孔，以刺激油/气从井筒流出。

聚能射孔弹衬里包括多种金属粉末。所述多种金属粉末包括至少一种高纯度等级金属，该金属选自由铜、钨、镍、钛、铝、铅、钽和钼组成的组。所述高纯度等级金属具有至少约99.5％的纯度等级。所述金属粉末被压缩以形成聚能射孔弹衬里。当该聚能射孔弹衬里被加热时，其孔隙度等级小于约20体积％。这种聚能射孔弹衬里能够在至少约250℃的温度保持其机械完整性。

本公开的其他实施方式与一种包括弹壳、***载荷和聚能射孔弹衬里的聚能射孔弹相关联。所述弹壳包括封闭端、与所述封闭端相对的开放端以及中空内部或腔体。所述***载荷布置在所述中空内部中，并且所述聚能射孔弹衬里布置在所述***载荷上。所述聚能射孔弹衬里可以基本上如上所述地构造。包括上述衬里的聚能射孔弹可以被加热至井筒的温度，使得所述聚能射孔弹衬里能够形成快速伸长的射孔射流，从而减少聚能射孔弹在井筒中***时射孔射流的颗粒化(即，破裂或分离)。

更具体地，本公开的实施方式可以进一步与使用聚能射孔弹对井筒射孔的方法相关联。该方法包括将至少一个聚能射孔弹安装在聚能射孔弹载体内。所述聚能射孔弹包括弹壳、***载荷和聚能射孔弹衬里，所述聚能射孔弹衬里可以基本上如上所述地构造。然后将所述聚能射孔弹载体和安装在其中的所述聚能射孔弹放置在井筒中。所述聚能射孔弹和容纳在其中的所述聚能射孔弹衬里被井筒温度加热或允许被其加热。根据一个方面，当所述聚能射孔弹衬里被加热到高达约250℃的温度时，颗粒的堆积密度增加，使得所述衬里的孔隙度小于约20体积％。被加热的衬里不仅能够在至少约250℃的温度保持其机械完整性，而且在被加热时还变得可延展。另外，当所述聚能射孔弹被引爆时，所述聚能射孔弹衬里能够形成连贯且快速伸长的射孔射流，这减少了射孔射流的颗粒化并且进一步刺激油/气从井筒流出。

附图说明

通过参考在附图中示出的本发明的特定实施方式给出更具体的描述。应当理解，这些附图仅描绘了本发明的典型实施方式，因此不应被认为是对本发明的范围的限制，通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释示例性实施方式，其中：

图1是其表面上具有珠的现有技术的聚能射孔弹衬里的图示；

图2A是根据一实施方式的具有多种金属粉末的圆锥形聚能射孔弹衬里的横断面视图；

图2B是根据一实施方式的具有多种金属粉末的半球形聚能射孔弹衬里的横断面视图；

图2C是根据一实施方式的具有多种金属粉末的喇叭形聚能射孔弹衬里的横断面视图；

图3是根据一实施方式的包括至少一种高纯度金属粉末的聚能射孔弹衬里的俯视立体图，其示出了热软化之后的聚能射孔弹衬里；

图4是根据一实施方式的具有聚能射孔弹衬里的槽形聚能射孔弹的横断面视图；

图5是根据一实施方式的具有聚能射孔弹衬里的圆锥形聚能射孔弹的局部剖视立体图；

图6是示出根据一实施方式的使用加热的聚能射孔弹对井筒射孔的方法的流程图；和

图7是示出根据一实施方式的使用加热的聚能射孔弹对井筒射孔的另一种方法的流程图。

通过以下详细描述以及附图，这些实施方式的各种特征、方面和优点将变得更加显而易见，其中在所有附图和文本中，相同的附图标记表示相同的组件。所描述的各种特征不一定按比例绘制，而是被绘制为强调与某些实施方式有关的特定特征。

本文使用的标题仅出于组织目的，并不意味着限制说明书或权利要求书的范围。为了便于理解，在可能的情况下使用附图标记来表示附图共有的相同元件。

具体实施方式

为了说明实施方式的特征，现在将在公开内容中引入和参考实施方式。本领域技术人员将认识到，这些示例是说明性的而不是限制性的，并且提供这些示例仅用于说明的目的。

在说明性示例中并且如图2A-5中所示，示出了用于聚能射孔弹30的衬里10/10'/10”/10”'(统称为“10”)。如图4和图5中所示，聚能射孔弹30可以包括具有壁(或多个壁)35的弹壳/壳体32。壁35可以被配置为使得它们形成槽形聚能射孔弹(图4)或圆锥形聚能射孔弹(图5)的弹壳32。所述多个壁35一起限定弹壳32内的中空内部/腔体34。弹壳32包括内表面36和外表面37。***载荷40可以沿着聚能射孔弹弹壳32的内表面36的至少一部分定位在弹壳32的中空内部34。根据一方面，衬里10邻近***载荷40布置，使得***载荷40邻近弹壳32的所述多个壁35布置。聚能射孔弹30具有开放端33和后端(封闭端)31，射流最终被引导穿过开放端33，并且后端31典型地与导爆索70连通(图4)。

衬里10可具有多种形状，包括如图2A中所示的圆锥形(例如，衬里10')、如图2B中所示的半球形或碗形(例如，衬里10”)、或者如图2C中所示的喇叭形(例如，衬里10”')。衬里10无疑可以具有任何期望的形状，其可以包括本文所引用的形状以外的形状。

聚能射孔弹衬里10通常具有顶部22和形成裙部24的周边。聚能射孔弹衬里10通常可以具有沿其长度L测得的在大约0.5mm至约5.0mm之间的厚度T/T1/T2(统称为“T”)。如图2A和图2B中所示，厚度T沿着衬里长度L，即沿着顶部22和裙部24，是均匀的。在替换实施方式中并且如图5中所示，厚度T沿着衬里长度L变化，例如，越靠近弹壳32的壁，厚度越大/越厚，并且越靠近聚能射孔弹30的中心(或衬里的顶部22)，厚度越小或越薄。此外，在一个实施方式中，衬里10(例如，衬里10')可以在腔体50的整个直径上延伸，如图2A-2C中所示。在替代实施方式中(未示出)，衬里10'/10”/10”'可以仅局部地在腔体34的直径上延伸，使得其不完全覆盖***载荷40。

另外，例如图2A-2C中所示，衬里10的构成可以形成为单层(如图所示)。在替代实施方式中，衬里10'可以具有多层(未示出)。美国专利号8,156,871中公开了一种多层衬里的示例，该专利在与本公开一致的范围内通过引用并入本文。

根据一方面，聚能射孔弹衬里10通常包括各种粉末/粉碎的金属和/或非金属粉末金属、合金和粘结剂。例如，在美国专利号3,235,005、美国专利号3,675,575、美国专利号5,567,906、美国专利号8,075,715、美国专利号8,220,394、美国专利号8,544,563和德国专利申请公开号DE102005059934中描述了这种成形的衬里，其每一个都整体并入本文。

聚能射孔弹衬里10包括多种金属粉末12。所述多种金属粉末12被压缩以形成聚能射孔弹衬里10。金属粉末12可以包括铅、铜、铝、镍、钨、钛、钼、铝青铜、锰青铜、或如本领域普通技术人员所理解的熔融温度高于320℃的任何其他金属粉末或合金。

所述多种金属粉末12包括至少一种纯度等级为至少约99.5％的高纯度等级金属14。这样，在任何给定样品中，高纯度等级金属14具有小于约0.5％的任何其他类型的可识别金属(即，金属污染物)。

图3示出根据本公开的实施方式的包括聚能射孔弹衬里10的示例性聚能射孔弹30。根据一方面，聚能射孔弹衬里10位于设置在井筒中的聚能射孔弹30中时被加热或热软化，使得聚能射孔弹衬里10的孔隙度小于约20体积％。聚能射孔弹衬里10可以被加热为使其孔隙度小于约10％。可以预料的是，在布置有衬里10的聚能射孔弹30引爆之前，聚能射孔弹衬里10在高达约250℃，或者高达约190℃的温度(T)热软化。如图3中所示，在聚能射孔弹衬里10中包含高纯度等级金属14基本上消除或减少了加热时在典型的衬里中可能形成的气穴(即，多孔珠或气泡)。

所述至少一种高纯度等级金属14的存在量高达所述多种金属粉末12的总重量的约95％。各种高纯度等级金属14可以被压缩以形成衬里10。根据一方面，高纯度等级金属14选自由铜、钨、镍、钛、铝、铅、钽、钼组成的组。例如，可以使用具有约77-99维氏(HV)(或2.5至3.0莫氏)硬度和350MPa的抗拉强度的铜粉，该铜粉可以与或不与另一种高纯度等级金属14一起使用。不受理论约束，可以相信，当聚能射孔弹衬里10被加热时，所选高纯度等级金属14的硬度将降低。根据一方面，高纯度等级金属的硬度可以降低至多约20％的量。

包含在聚能射孔弹衬里10中的高纯度等级金属14的熔融温度有助于聚能射孔弹衬里10(被加热时)保持其机械完整性。根据一方面，高纯度等级金属14具有高于约320℃的熔融温度。或者，高纯度等级金属14的熔融温度高于约600℃，或者高于约1050℃，或者高于约1600℃，或者高于约3000℃。根据一方面，被加热的聚能射孔弹衬里10即使在经受至少约250℃的温度时仍保持其机械完整性(即，其原始形状)。

多种金属粉末12可以包括第一高纯度等级金属和第二高纯度等级金属。尽管第一和第二高纯度等级金属的熔融温度可以基本相似，但是可以预期，第一高纯度等级金属的熔融温度可以高于或低于第二高纯度等级金属的熔融温度。例如，在一些实施方式中，第一高纯度等级金属可以具有约320℃至约1200℃之间的熔融温度，并且第二高纯度等级金属可以具有约1400℃至约3500℃之间的熔融温度。在这种构造中，第一高纯度等级金属将在比第二高纯度等级金属低的温度开始软化，并且在某些情况下可能熔化并粘附在聚能射孔弹衬里10中的其他金属12或其他高纯度等级金属14。

根据一方面，第一高纯度等级金属的存在量可以占多种金属粉末12的总重量的约5％w/w至约40％w/w，而第二高纯度等级金属的存在量可以占多种金属粉末12的总重量的约60％w/w至约95％w/w。可以至少部分地基于每种高纯度等级金属14彼此相互作用的能力和/或与聚能射孔弹衬里10的其他成分相互作用的能力来选择金属粉末12的构成的总重量中第一和第二高纯度等级金属的量。

聚能射孔弹衬里10可以包括粘合剂16。粘合剂16有助于保持衬里10的形状和稳定性。根据一方面，粘合剂16包括具有高于约250℃的熔点的高熔点聚合物树脂。该树脂可以包括含氟聚合物和/或橡胶。在一实施方案中，该高熔点聚合物树脂是Viton^TM含氟弹性体。粘合剂16可以包含与多种金属粉末12混合的粉末状软金属，如石墨。在一实施方式中，在与多种金属粉末12组合/混合之前，该粉末状软金属被加热(并且可以熔化)。这有助于使金属粉末12在聚能射孔弹衬里10内充分分散和覆盖，并且减少或基本消除了可能在环境中形成的粉尘的量，从而降低了产生健康危害的可能性并降低衬里10的潜在毒性水平。

本公开的衬里的实施方式可用于结合有上述聚能射孔弹衬里10的各种聚能射孔弹20、30。聚能射孔弹20、30包括弹壳32，弹壳32具有封闭端31、与封闭端31相对的开放端33和在封闭端31与开放端33之间延伸的多个壁(或壁)35。如上所述，图4的聚能射孔弹是槽形聚能射孔弹20，其具有基本为平面或平坦的封闭端31。相比之下，图5的聚能射孔弹是圆锥形聚能射孔弹，其封闭端31具有圆锥形状。聚能射孔弹20、30通过引爆索70引爆，引爆索70邻近聚能射孔弹的封闭端31的区域并且与位于聚能射孔弹的腔体(中空内部)34内的***载荷40连通。根据一方面，可以将聚能射孔弹20、30封装。

图4-5示出其中布置有***载荷40的中空内部或腔体34。该***载荷可以邻接封闭端31并且可以沿着弹壳32的内表面36延伸。***载荷40可以包括六硝基锡烷(HNS)、二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)、苦氨基(pycrlamino)二硝基吡啶(PYX)和三氨基三硝基苯(TATB)中的至少一种。根据一方面，***载荷40是苦氨基二硝基吡啶(PYX)和三氨基三硝基苯(TATB)的混合物。如图4中所示，***载荷40可以包括主要***载荷42和次要***载荷44。主要***载荷42可以邻近封闭端31，次要***载荷44与主要***载荷42处于覆盖关系。主要***载荷42包括HNS、LLM-105、PYX和TATB中的至少一种，次要***载荷44包括粘合剂16(在上文中被进一步详细描述)以及HNS、LLM-105、PYX和TATB中的至少一种。

聚能射孔弹衬里10可以邻近***载荷40(或次要***载荷44)布置，从而将***载荷40、44保持在弹壳40的中空内部34内。在图4-5的聚能射孔弹中以圆锥形构造10'示出的衬里10也可以如图2B中所示以半球形构造10”存在。可以肯定的是，上述衬里10可以在任何聚能射孔弹中使用。衬里10可以包括具有至少一种高纯度等级金属14的多种金属粉末12。因此，本公开的聚能射孔弹衬里10可以用于多种目的，例如，将***载荷40保持在适当位置直至***，以及增强对周围地质构造的***效果。

出于方便而非限制的目的，上面关于图2A-2C描述了聚能射孔弹衬里10的一般特征，在此不再赘述。根据一方面，聚能射孔弹30的衬里10包括基本上如上所述的金属粉末12。例如，金属粉末12可也包括至少一种纯度等级至少为约99.5％的高纯度等级金属14。多种金属粉末12和高纯度等级金属14被压缩以形成聚能射孔弹衬里10，并且在形成聚能射孔弹衬里10之后，在聚能射孔弹30在目标中引爆之前，聚能射孔弹衬里10被热软化。被加热时，聚能射孔弹衬里10具有小于约20体积％的孔隙度，并且能够在至少约250℃的温度保持其机械完整性。

根据本公开的允许对衬里10和/或结合有衬里10的聚能射孔弹20、30施加热量的处理违背了聚能射孔弹必须在部署到井筒中之后立即或不久就在环境温度引爆的传统观念。令人惊讶地发现，本文所述的聚能射孔弹衬里10不必与井筒升高的温度隔离或被保护，因为金属粉末和高纯度金属粉末的温度升高实际上提高了聚能射孔弹衬里10的性能。借助于射孔***的输送方法和井下温度，将聚能射孔弹在井筒中引爆之前，通过暴露于井筒温度来对衬里10进行预处理。衬里10(在其各自的外壳内并且/或者位于射孔枪和/或聚能射孔弹载体中)借助于井筒温度高于地面上聚能射孔弹的初始温度而被预处理。对衬里10的预热处理改变了衬里10本身的形态，使得将发生聚能射孔弹衬里破碎过程的增强和射孔射流性能的提高。当衬里10在井筒中被加热时，金属12、14软化，这有助于将金属进一步粘结在一起。可以根据衬里10中金属粉末的类型来定制衬里被加热的温度以及热处理的时间。

实施方式还涉及一种使用其中设置有基本如上所述的聚能射孔弹衬里的聚能射孔弹对井筒射孔的方法。如图6-7的流程图中所示，将至少一个聚能射孔弹安装到聚能射孔弹载体***中(120)，并且定位到井筒中(140)。这种载体***可以包括具有用于承载聚能射孔弹的管的中空载体***，或具有在其上安装有聚能射孔弹的载体带的裸露***。根据一方面并且如图7中所示，在将聚能射孔弹定位到载体***中之后，将载体***安装/布置到射孔枪***中(130)，并且将包括聚能射孔弹载体的射孔枪***定位到井筒中(142)。

聚能射孔弹和聚能射孔弹衬里的初始环境温度典型地是井筒表面(地上)的初始环境温度，其低于井筒的温度。因此，当定位在井筒中时，聚能射孔弹和聚能射孔弹衬里都从它们各自的初始环境温度被加热到井筒温度。如图6的流程图中所示，在聚能射孔弹***之前，聚能射孔弹保持在井筒内的某个位置，直到聚能射孔弹和衬里被加热到高达约250℃的温度。在一实施方式中并且如图7中所示，当被定位在井筒中时，聚能射孔弹衬里可以被加热多达约250小时的时间段。或者，在引爆加热后的聚能射孔弹的步骤之前，可以将聚能射孔弹和衬里加热到约190℃的温度，持续约100小时至约250小时。根据一方面，将聚能射孔弹和聚能射孔弹衬里保持在井筒中(165)，直到聚能射孔弹衬里达到井筒温度。

当在井筒中被加热时，聚能射孔弹衬里热软化，使得其孔隙度小于约20体积％，并且在至少约250℃的温度保持其机械完整性。加热聚能射孔弹和聚能射孔弹衬里的步骤(160)改变了聚能射孔弹衬里，使得从高速射孔射流形成的角度来看，改善了其机械性质，包括延展性、可锻性和屈服点。例如，多种金属中的至少一种或该高纯度等级金属的屈服点比约21℃的环境温度时等效金属的屈服点低30％或者15％至20％。另外，所述多种金属和/或所述高纯度等级金属的硬度降低至少约20％。

一旦聚能射孔弹和聚能射孔弹衬里被加热到期望的温度，就将加热后的聚能射孔弹在井筒中引爆(180)，并且衬里产生***速度高达约8500米/秒的射孔射流。衬里形成连贯且快速伸长的射孔射流，加热后的聚能射孔弹在井筒中被引爆(180)时，这减少了射孔射流的颗粒化或分离。

考虑以下实施例，可以进一步理解本发明，这些实施例无意以任何方式进行限制。除非另有说明，否则所提供的所有信息均代表近似值。

实施例

根据本公开的实施方式，可以制造各种聚能射孔弹衬里。表1中所示的实施例中给出的数据是基于金属粉末12中高纯度等级金属14的理论性质。这种高纯度等级金属14的纯度等级至少约为99.5％。聚能射孔弹衬里可包括占其构成的总重量的约5％的其他成分，所述其他成分可有助于金属粉末和高纯度等级金属粉末的混合或结合性。

表1

表1中给出的高纯度等级金属14可以包括钨、钼和/或铜。表1给出钨、钼和铜在约21℃/69.8℉的环境温度以及在每种金属经受约250℃/482℉的温度之后的硬度、抗拉强度和弹性模量。根据一方面，当暴露于高达约250℃的温度时，钨、钼和铜金属的硬度和抗拉强度降低。在250℃时，钨、钼和铜金属的弹性也略下降。不受理论约束，据信聚能射孔弹衬里10的高纯度等级金属的受热降低了金属的硬度、抗拉强度和弹性模量，在用于对钢和岩石地层射孔时，在某种程度上允许聚能射孔弹衬里10保持其机械完整性并且增强聚能射孔弹衬里10的性能。尽管考虑了高纯度等级金属的几种组合，但是已经发现包括钨和铜，每种具有约99.5％的纯度等级。

在各种实施方式、构造和方面中，本公开包括基本上如本文所描绘和描述的那样开发的组件、方法、过程、***和/或设备，包括各种实施方式、子组合及其子集。在理解本公开之后，本领域技术人员将理解如何制造和使用本公开。本公开在各种实施方式、构造和方面中包括，在没有本文或其各种实施方式、构造或方面中未描绘和/或描述的项目的情况下，包括在没有可能在以前的装置或过程中已经使用了的那些项目的情况下，例如用于提高性能、实现简易性和/或降低实施成本，提供装置和过程。

短语“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是开放式表达，它们在操作中既是合取式又是析取式。例如，“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”中的每一个表达表示单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A、B和C一起。

在本说明书和所附的权利要求书中，将参考具有以下含义的多个术语。术语“一”和“该”指的是所述实体中的一个或多个，因此除非上下文中另有明确规定，否则包括复数个指示物。因此，术语“一”、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可以互换使用。此外，对“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一实施方式”等的引用不旨在被解释为排除也包含所述特征的其他实施方式的存在。如在整个说明书和权利要求书中所使用的，近似语言可以用于修改可以允许变化的任何定量表示，而不会导致与之相关的基本功能的改变。因此，由诸如“约”之类的术语修饰的值不限于所指定的精确值。在某些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度。诸如“第一”、“第二”、“上”、“下”等术语用于将一个要素区别于另一个要素，除非另有说明，否则不意味着指代要素的特定顺序或数量。

如本文所使用的，术语“可以”和“可能是”表示在一组情况下发生的可能性；拥有指定的性质、特征或功能；和/或通过表达与限定的动词相关的能力、容量或可能性中的一个或多个来限定另一个动词。因此，“可以”和“可能是”的使用表示所修饰的项目对于表示的容量、功能或用法是显然适合的、能够的或适合的，同时考虑到在某些情况下所修饰的项目有时可能不合适、不能够或不适当。例如，在某些情况下可以预期事件或能力，而在其他情况下则该事件或能力不能发生，这种区别被术语“可以”和“可能是”捕捉。

如权利要求书中所使用的，单词“包括”及其语法变体在逻辑上也对着并且包括变化的和不同的程度的短语，例如但不限于，“基本上由...组成”和“由...组成”。必要时提供了范围，并且这些范围包括它们之间的所有子范围。可以预期，本领域的技术人员将由此想到这些范围内的变化，并且，在尚未属于公众的情况下，所附权利要求书应涵盖这些变化。

为了说明和描述的目的，已经给出了本公开的前述讨论。前述内容并非旨在将本公开限制为本文公开的一种或多种形式。例如，在前述的详细描述中，出于简化本公开的目的，在一个或多个实施方式、构造或方面中，将本公开的各种特征组合在一起。本公开的这些实施方式、构造或方面的特征可以在以上讨论的那些之外的替代实施方式、构造或方面中组合。本公开的方法不应被解释为反映以下意图：本公开需要比每个权利要求中明确叙述的特征更多的特征。而是，如所附权利要求所反映的，所要求保护的特征少于单个前述公开的实施方式、构造或方面的所有特征。因此，所附权利要求据此被结合到该详细描述中，其中每个权利要求独立地作为本公开的单独实施方式。

科学和技术的进步可能使得由于语言的不精确性而现在没有考虑的等同和替代成为可能；这些变化应被所附权利要求覆盖。本书面描述使用实施例来公开包括最佳模式的方法、机器和计算机可读介质，并且还使本领域的任何技术人员能够实践这些，包括制造和使用任何装置或***以及执行任何所包含的方法。其可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实施例。如果这样的其他实施例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构要素，则它们要在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于聚能射孔弹的聚能射孔弹衬里，所述衬里包括：

多种金属粉末，其被压缩以形成所述聚能射孔弹衬里，所述多种金属粉末包含纯度等级为至少约99.5％的至少一种高纯度等级金属，其中所述至少一种高纯度等级金属选自由铜、钨、镍、钛、铝、铅、钽和钼组成的组，

其中所述聚能射孔弹衬里在井筒内被加热，导致所述衬里的孔隙度小于约20体积％，并在至少约250℃的温度保持其机械完整性。

2.根据权利要求1所述的聚能射孔弹衬里，其中所述至少一种高纯度等级金属的熔融温度高于约320℃，高于约600℃，高于约1050℃，高于约1600℃或高于约3000℃。

3.根据权利要求1或2所述的聚能射孔弹衬里，其中所述至少一种高纯度等级金属包括：

第一高纯度等级金属；和

第二高纯度等级金属，

其中所述第一高纯度等级金属不同于所述第二高纯度等级金属。

4.根据权利要求1或2所述的聚能射孔弹衬里，其中所述至少一种高纯度等级金属包括：

第一高纯度等级金属；和

第二高纯度等级金属，其中

所述第一高纯度等级金属的熔融温度与所述第二高纯度等级金属的熔融温度基本相同。

5.根据权利要求1所述的聚能射孔弹衬里，其中所述至少一种高纯度等级金属包括：

第一高纯度等级金属，其熔融温度在约320℃至约1200℃之间；和

第二高纯度等级金属，其熔融温度在约1400℃至约3500℃之间，其中

所述第一高纯度等级金属占所述多种金属粉末的总重量的约5％w/w至约40％w/w，并且

所述第二高纯度等级金属占所述多种金属粉末的总重量的约60％w/w至约95％w/w。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的聚能射孔弹衬里，其中所述至少一种高纯度等级金属的存在量高达所述多种金属粉末的总重量的约95％。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的聚能射孔弹衬里，还包括：

粘合剂，其包含高熔点聚合物树脂和粉末状软金属中的至少一种。和

润滑剂。

8.根据权利要求6所述的聚能射孔弹衬里，其中所述高熔点聚合物树脂具有高于约250℃的熔融温度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的聚能射孔弹衬里，其中所述聚能射孔弹被引爆之前，所述衬里在高达约250℃的温度被热软化。

10.一种聚能射孔弹，包括：

弹壳，其包括中空内部、封闭端和与所述封闭端相对的开放端；

***载荷，其布置在所述中空内部中，其中所述***载荷邻接所述封闭端；

聚能射孔弹衬里，其布置在所述***载荷上，使得所述***载荷位于所述封闭端和所述聚能射孔弹衬里之间，所述聚能射孔弹衬里包含多种金属粉末，所述多种金属粉末包括纯度等级为至少约99.5％的至少一种高纯度等级金属，其中

所述多种金属粉末被压缩以形成所述聚能射孔弹衬里，并且

所述聚能射孔弹被引爆之前，所述聚能射孔弹衬里在井筒内被热软化，导致所述衬里具有小于约20体积％的孔隙度，并且在至少约250℃的温度保持其机械完整性。

11.根据权利要求10所述的聚能射孔弹，其中所述高纯度等级金属包括铜、钨、镍、钛、铝、铅、钽和钼中的至少一种。

12.根据权利要求10或11所述的聚能射孔弹，其中所述***载荷包括六硝基锡烷、二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物、苦氨基二硝基吡啶和三氨基三硝基苯中的至少一种。

13.根据权利要求10或11所述的聚能射孔弹，其中所述***载荷包含苦氨基二硝基吡啶和三氨基三硝基苯的混合物。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的聚能射孔弹，其中所述至少一种高纯度等级金属具有高于约320℃的熔融温度，并且存在量高达所述金属粉末的约95％。

15.根据权利要求10至13中任一项所述的聚能射孔弹，其中所述至少一种高纯度等级金属包括：

第一高纯度等级金属，其熔融温度在约320℃至约1200℃之间；和

第二高纯度等级金属，其熔融温度在约1400℃至约3500℃之间，其中

所述第一高纯度等级金属占所述多种金属粉末的总重量的约5％w/w至约40％w/w，并且

所述第二高纯度等级金属占所述多种金属粉末的总重量的约60％w/w至约95％w/w。

16.一种使用聚能射孔弹对井筒射孔的方法，所述方法包括：

将至少一个聚能射孔弹安装在聚能射孔弹载体中，其中所述聚能射孔弹包括

弹壳，其具有中空内部、封闭端和与所述封闭端相对的开放端，

***载荷，其布置在所述中空内部中，其中所述***载荷邻近所述封闭端，以及

聚能射孔弹衬里，其布置在所述***载荷上，使得所述***载荷位于所述封闭端和所述聚能射孔弹衬里之间，其中多种金属粉末被压缩以形成所述聚能射孔弹衬里，所述多种金属粉末包括纯度等级为至少约99.5％的至少一种高纯度等级金属，所述至少一种高纯度等级金属包括铜、钨、镍、钛、铝、铅、钽和钼中的至少一种；

将包括所述聚能射孔弹的所述聚能射孔弹载体定位到所述井筒中；

将所述聚能射孔弹加热到高达约250℃的温度，使得所述聚能射孔弹衬里具有小于约20体积％的孔隙度，并且保持其机械完整性；和

将加热后的聚能射孔弹在所述井筒中引爆。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：

所述井筒的井筒温度高于所述聚能射孔弹和所述聚能射孔弹衬里的初始环境温度，所述初始环境温度与所述井筒上方的表面温度相同；并且

当被定位在所述井筒中时，所述聚能射孔弹和所述聚能射孔弹衬里都被从它们各自的初始环境温度加热到所述井筒温度。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中加热所述聚能射孔弹和所述衬里的步骤在引爆加热后的聚能射孔弹的步骤之前。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中所述至少一种高纯度等级金属包括：

第一高纯度等级金属，其熔融温度在约320℃至约1200℃之间；和

第二高纯度等级金属，其熔融温度在约1400℃至约3500℃之间，其中

所述第一高纯度等级金属占所述多种金属粉末的总重量的约5％w/w至约40％w/w，和

所述第二高纯度等级金属占所述多种金属粉末的总重量的约60％w/w至约95％w/w。

20.根据权利要求16-19中的任一项所述的方法，其中：

所述井筒的井筒温度高于所述井筒上方的表面温度；并且

加热所述聚能射孔弹和所述聚能射孔弹衬里的步骤包括在所述井筒中引爆所述聚能射孔弹的步骤之前，将所述聚能射孔弹和所述聚能射孔弹衬里保持在所述井筒中，直到所述聚能射孔弹衬里达到所述井筒温度。

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