CN207048749U - 一种含有活性材料层的双效射孔弹 - Google Patents

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谢骊航
石健
杨晓波
邱石异
袁铁刚
雷卫国
冯国富
王宝兴
谢明召
李森元
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Abstract

本实用新型公开了一种含有活性材料层的双效射孔弹,包括普通射孔弹和活性材料层，普通射孔弹包括药型罩、弹壳和高能***层，活性材料层放置在弹壳和高能***层之间，活性材料由铝粉、镍粉、镁粉、高氯酸钾、高氯酸铵、硝酸钾、三氧化二铁、氧化铜、聚四氟乙烯、氟橡胶等材料组成。双效射孔弹结构设计合理、制造工艺安全可靠，具有穿孔、破除射孔压实带及孔道内造逢双效功能。

Description

一种含有活性材料层的双效射孔弹
技术领域
本实用新型属于井矿用设备或材料领域，具体为一种含有活性材料层的双效射孔弹。
背景技术
常规射孔弹由***、药型罩和弹壳三部分组成。其中***为射孔弹做功和爆轰穿孔的能量来源。射孔中高能***首先由导爆索引爆，引爆后的高能***围绕起爆点形成球面扩散，并与锥形金属药型罩相遇在轴线方向形成高速高温金属射流对金属及岩石产生破甲穿孔作用，它将把运动轨迹中的所有物质都挤开形成一个孔洞或孔道，高速高温金属射流在穿孔的同时其冲击波迅速向外扩散产生很高的压力载荷在孔道周围形成厚度6.4～12.7mm的压实带，该压实带的渗透率仅为原始未伤害地层的30％左右，孔隙度为原始地层的80％，影响了原有产气通道，存在射孔二次压实伤害问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型的目的是提供一种含有活性材料层的双效射孔弹，活性材料层被高能***层***产生的强大冲击波激活；由于滞后于金属聚能射流，活性材料跟进到射孔孔道中产生二次***、爆燃或快速反应放热放气并释放能量。此二次能量在射孔孔道内二次做功可提高射孔弹穿深和孔径，并起到消除射孔压实带并在孔道内造逢作用。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：
一种含有活性材料层的双效射孔弹，包括由内到外依次套设的药型罩、高能***层和弹壳，在高能***层和弹壳之间设置活性材料层。
所述的活性材料层包覆高能***层。
或者，所述的活性材料层嵌入高能***层和弹壳之间。
再或者，所述的活性材料层部分覆盖高能***层的远离点火端的端部。
具体的，所述的活性材料层部分覆盖高能***层的点火端和射流端之间。
最好的，所述的活性材料层的高度为弹壳高度的10％～100％，活性材料层的厚度为0.2mm～10mm。
还可以，所述的活性材料层中的活性材料的重量为高能***层中的高能***重量的5％～30％。
最好的，所述的药型罩为圆锥形的罩体，弹壳为内壁是类锥形的壳体，弹壳的外壁靠近内壁类锥形的大开口端为圆柱形，弹壳的外壁靠近内壁类锥形的小开口端为梯形，梯形端为点火端，点火端的中心处设置有起爆孔；
药型罩、高能***层、活性材料层和弹壳相互紧密贴合套设。
本实用新型与现有技术相比具有以下特点：
1、本实用新型结构简单、紧凑，制备方便，且安全可靠，不易发生事故。
2、本实用新型的做功过程中有效能量损耗小，射孔压裂效果好。
3、本实用新型射孔弹在射孔中，活性材料被高能******产生的强大冲击波激活；由于滞后于金属聚能射流，活性材料跟进到射孔孔道中产生二次***、爆燃或快速反应放热放气并释放能量。此二次能量在射孔孔道内二次做功可提高射孔弹穿深和孔径，并起到消除射孔压实带并在孔道内造逢作用。
附图说明
图1为本实用新型的第一种含有活性材料层的双效射孔弹的结构示意图；
图2为本实用新型的第二种含有活性材料层的双效射孔弹的结构示意图；
图3为本实用新型的第三种含有活性材料层的双效射孔弹的结构示意图；
图中标号表示为：1-药型罩、2-高能***层、3-活性材料层、4-弹壳、4-1起爆孔、5-射孔弹空心区；
以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做具体说明。
具体实施方式
含有活性材料的双效射孔弹，活性材料被压制成高密度惰性异性结构体后和高能***分步压装，并被高能******产生的强大冲击波激活；由于滞后于金属聚能射流，活性材料跟进到射孔孔道中产生二次***、爆燃或快速反应放热放气并释放能量。此二次能量在射孔孔道内二次做功可提高射孔弹穿深和孔径，并起到消除射孔压实带并在孔道内造逢作用。
本实用新型的双效射孔弹包括普通射孔弹和活性材料层，普通射孔弹包括药型罩1、弹壳4、起爆孔4-1和高能***层2等部件，活性材料层3以整体式、前置式和开槽式三种形式或三种形式的任意组合形式放置在弹壳4和高能***层2之间；药型罩1、弹壳4、高能***层2和活性材料层3的中心线在同一直线上；
所述活性材料由氧化剂、还原剂和含氟聚合物组成。氧化剂包括：高氯酸钾、高氯酸铵、高氯酸锂、高氯酸锶、氯酸钾、氯酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钠、硝酸钡、氧化铝、氧化铜、氧化亚铜、氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、氧化镁、氧化钡、二氧化锰、氧化镍、氧化钴、氧化锌、氧化铅、二氧化铅、四氧化三铅等；还原剂包括：铝粉、镍粉、镁粉、钛粉、镁铝合金粉等；含氟聚合物包括：聚四氟乙烯、氟橡胶等；活性材料由上述三类物质按照不同比例均匀混合压制而成。
所述活性材料配方(质量百分比)：氧化剂10％～90％，还原剂10％～90％，两者的总量为100％，另加含氟聚合物0％～10％(氧化剂和还原剂总质量)。推荐氧化剂40％～80％，还原剂20％～50％，另加含氟聚合物0％～10％(氧化剂和还原剂总量)；
以铝粉和高氯酸钾体系反应为例：
4Al+2KClO4＝2Al2O3+2KCl+O2+Q(热)
高温高压条件下氧气可以将含氟聚合物氧化成气体，这些爆生气体会对射孔孔道具有一定的压裂作用。
CaHbFn+O2→CO2+H2O+HF
CnF4n+O2→CO2+F2
聚合物的作用是作为粘结剂将氧化剂和还原剂包覆起来，便于压制成型。
活性材料层高度为弹壳高度的10％～100％。活性材料层母线由曲线、直锥、弧线或其他线型构成，曲线部分高度为活性材料层高度的1/6～5/6。
如图1所示，本实用新型含有活性材料的双效射孔弹包括普通射孔弹和活性材料，所述普通射孔弹包括药型罩、弹壳和高能***，活性材料以整体式、前置式和开槽式三种形式或三种形式的组合形式放置在弹壳和高能***之间。所述药型罩、弹壳、高能***和活性材料的中心线在同一直线上；所述活性材料由高氯酸钾、高氯酸铵、铝粉、镍粉、含氟聚合物等活性材料均匀混合制成。
实施例1：
结合图1，本实施例的含有活性材料的双效射孔弹的结构包括：由内到外依次套设的药型罩1、高能***层2和弹壳4，在高能***层2和弹壳4之间设置能完全包覆高能***层的活性材料层3，活性材料层3的厚度为0.8mm；药型罩1为圆锥形的罩体，药型罩1形成的空间为射孔弹空心区5，射孔弹空心区5的体积为32.6cm3；弹壳4为内壁是类锥形的壳体，弹壳4的外壁靠近内壁类锥形的大开口端为圆柱形，弹壳4的外壁靠近内壁类锥形的小开口端为梯形，梯形端为点火端，点火端的中心处设置有起爆孔4-1，类锥形的结构包括由射流端到点火端的圆柱体段、圆锥段和曲面段，三段之间的高度比为1:8:7；
药型罩1的制作材料为铜基金属混合粉末，弹壳4为钢制弹壳，高能***为RDX。
本实施例的活性材料层3由重量百分比为30％的铝粉与重量百分比为70％的高氯酸钾均匀混合制成，按照以下步骤进行制备：
步骤一，以氟橡胶为钝化包覆剂，对混合均匀的铝粉和高氯酸钾的粒子表面均匀包覆，形成造型粉，氟橡胶的加入量为2％～5％；
步骤二，使用压型冲头、按照图1所示的整体型双效射孔弹形式进行压制，并用专用模具将压制好的活性材料层***到金属弹壳中；
步骤三，在金属弹壳中加入***，将***活性材料层的金属弹壳、***和药型罩压制成含有活性材料的双效射孔弹。
采用实施例1所述的含有活性材料的双效射孔弹作业后穿孔深度可以提高4.8％，孔径提高3.5％，造缝及解堵力有所增强。
实施例2：
本实施例与实施例1不同的是，活性材料层3按照图2所示的前置型双效射孔弹形式进行压制，活性材料层3部分覆盖高能***层2的远离点火端的端部，活性材料层3的厚度为7.3mm，活性材料层3的高度为8mm。
其他同实施例1。
采用实施例2所述的含有活性材料的双效射孔弹作业后穿孔深度可以提高4.5％，孔径提高3.7％，造缝及解堵力有所增强。
实施例3：
本实施例与实施例1不同的是，活性材料层3按照图3所示的开槽型双效射孔弹形式进行压制，活性材料层3部分覆盖高能***层2的点火端和射流端之间，活性材料层3的厚度为3.6mm，活性材料层3的高度为25mm。
其他同实施例1。
采用实施例3所述的含有活性材料的双效射孔弹作业后穿孔深度可以提高4.2％，孔径提高4.0％，造缝及解堵力有所增强。
实施例4：
活性材料层3由重量百分比为40％的铝粉与重量百分比为60％的高氯酸钾均匀混合制成，其他同实施例1。
采用实施例4所述的含有活性材料的双效射孔弹作业后穿孔深度可以提高3.0％，孔径提高3.5％，造缝及解堵力有所增强。
实施例5：
活性材料层3由重量百分比为10％的镍粉与重量百分比为90％的高氯酸铵均匀混合制成，其他同实施例1。
采用实施例5所述的含有活性材料的双效射孔弹作业后穿孔深度可以提高3.8％，孔径提高3.3％，造缝及解堵力有所增强。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种含有活性材料层的双效射孔弹，其特征在于，包括由内到外依次套设的药型罩、高能***层和弹壳，在高能***层和弹壳之间设置活性材料层。
2.如权利要求1所述的含有活性材料层的双效射孔弹，其特征在于，所述的活性材料层包覆高能***层。
3.如权利要求1所述的含有活性材料层的双效射孔弹，其特征在于，所述的活性材料层嵌入高能***层和弹壳之间。
4.如权利要求1所述的含有活性材料层的双效射孔弹，其特征在于，所述的活性材料层部分覆盖高能***层的远离点火端的端部。
5.如权利要求1所述的含有活性材料层的双效射孔弹，其特征在于，所述的活性材料层部分覆盖高能***层的点火端和射流端之间。
6.如权利要求1所述的含有活性材料层的双效射孔弹，其特征在于，所述的活性材料层的高度为弹壳高度的10％～100％，活性材料层的厚度为0.2mm～10mm。
7.如权利要求1所述的含有活性材料层的双效射孔弹，其特征在于，所述的活性材料层中的活性材料的重量为高能***层中的高能***重量的5％～30％。
8.如权利要求1所述的含有活性材料层的双效射孔弹，其特征在于，所述的药型罩为圆锥形的罩体，弹壳为内壁是类锥形的壳体，弹壳的外壁靠近内壁类锥形的大开口端为圆柱形，弹壳的外壁靠近内壁类锥形的小开口端为梯形，梯形端为点火端，点火端的中心处设置有起爆孔；
药型罩、高能***层、活性材料层和弹壳相互紧密贴合套设。
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