ОБЛИЦОВКА КУМУЛЯТИВНОГО ЗАРЯДА
CUMULATIVE CHARGE LINING

Изобретение относится к изготовлению кумулятивных зарядов для перфорационных систем, применяемых для интенсификации нефтеотдачи, конкретно - к конструкции облицовок кумулятивных зарядов.
Известна облицовка кумулятивного заряда по патенту РФ на полезную модель №174806, 02.11.2017, МПК F42B 1/032.
Эта облицовка кумулятивного заряда содержит свинец и высокоплотный порошок, и выполнена многослойной, содержит внутренний низкоплотный слой и внешний высокоплотный слой, при этом высокоплотный слой сосредоточен на внешней стороне облицовки, а в качестве высокоплотного порошка использован вольфрам в количестве от 80 до 90 мас.%.
Недостаток очень высокая стоимость вольфрама и большая эффективность его применения в снарядах крупного калибра, особенно для военных целей, применение в народном хозяйстве затруднено.
Известна облицовка кумулятивного заряда по патенту РФ на изобретение №2489671, 10.08.2013, МПК F42B 1/32, прототип.
Эта облицовка выполнена из металла на основе железа.
Недостатки: недостаточная глубина пробития металлических оболочек зарядами малого калибра, используемыми в нефтегазовых перфораторах из-за того, что плотность железа ниже плотности меди.
Задача создания группы изобретений: увеличение глубины пробивания кумулятивной струи.
Технический результат заявленного решения: увеличение глубины пробивания кумулятивной струи.
Решение указанной задачи достигнуто в облицовке кумулятивного заряда, выполненной конической формы с радиусным скруглением при вершине, переменной толщины по высоте, спрессованной из металла на основе железа, уложенного между внутренней и внешней коническими стенками, тем, что железо применено в виде порошка, в качестве связующего вещества применен свинец, и дополнительно - масло и графит в следующих количествах, вес.%:
свинец в количестве 8,5-18,5%,
масло в количестве 0,1-0,5%,
графит 0,5-1,0%,
порошок железа - остальное.
Может быть применен порошок железа марки ПЖР.
Может быть применен порошок железа марки ПЖВ.
Может быть применен порошок железа диаметром 45-200 мкм.
Внутренняя и внешняя стенки могут быть выполнены с разными углами при вершине.
Внутренняя стенка может быть выполнена с углом при вершине 40-50°.
Внешняя стенка может быть установлена под углом на 2° больше, чем внутренняя стенка.
Минимальная толщина стенки облицовки в радиусной части может составлять:
мин
δ=(0,015-0,025) D, где:
D - внешний диаметр облицовки.
Сущность изобретения поясняется чертежами фиг. 1 и 2, где:
на фиг. 1 приведена конструкция оболочки,
на фиг. 2 приведены результаты испытаний.
Оболочка 1 содержит внутреннюю стенку 2, внешнюю стенку 3. выполненную в виде вложенных друг в друга конусов и радиусную часть 4 при вершине конусов. Угол конуса внутренней стенки β составляет 40-50°.
При этом глубина пробития, как показали испытания, приведенные на фиг. 2, получается максимальной см. табл. 1.
Внешняя стенка 3 должна быть установлена под углом на 2° больше, чем внутренняя стенка 2. Это обеспечит оптимальную по пробитию толщину стенки, которая получится переменной по высоте с увеличением ее толщины к выходу.
Угол конуса внешней стенки 3 - α должен быть примерно на 2° больше угла внутренней стенки 2 - β. Это также подтверждено испытаниями, результаты которых сведены в табл. 2.
Для калибра D=38 мм глубина пробития стали превысила 10 мм, что вполне достаточно для скважинных перфораторов.
Минимальна толщина стенки облицовки в верхней радиусной части составляет:
мин
δ=(0,015-0,025) D, где:
D - внешний диаметр облицовки.
Оптимальная высота облицовки Н определяется из соотношения:
H=(1,3-1,5) D.
Изготовление облицовки кумулятивного заряда.
Подготавливают смесь компонентов в пропорции:
в качестве связующего вещества - свинец в количестве 8,5-18,5%,
масло в количестве 0,1-0,5%
и графит 0,5-1,0%,
порошок железа - остальное.
Процесс легирования порошка железа свинцом осуществляется в шаровой мельнице с соотношением массы материала и шаров 1:4. В результате частички порошка железа покрываются слоем свинца, что способствует повышению равномерности распределения материалов в облицовочной смеси.
3
В результате получилась плотность прессованной оболочки не менее 8,5 г/см, что соответствует или превышает плотность чистой меди. При этом глубина пробития по сравнению с кумулятивным зарядом, имеющим медную оболочку, возросла, а ее стоимость уменьшилась.
Испытания подтвердили, что применение мелкодисперсного порошка железа в облицовочной смеси, увеличивает количество частиц в объеме кумулятивной облицовки, что обеспечивает увеличение длины кумулятивной струи.
Глубина проникновения струи является функцией плотности материала облицовки, пластичности материала в условиях высокоскоростной деформации и объемной скорости звука в материале облицовки. Объемная скорость звука в железе на 20% выше, чем в меди, что способствует увеличению глубины проникновения кумулятивной струи в пробиваемый материал. Так же на проникающую способность благоприятно способствует более высокая твердость железа.