钨粉对石油射孔弹穿深性能之影响

石油钻井、固井完后,需要进行油井射孔打开地层与井筒间通道,使得流体流入井筒。射孔弹就是装在射孔器上用来向井壁射孔,因此,对射孔弹的要求就是要硬,并有优秀的穿甲性能。

说到硬和穿甲性能,我们一定会想到钨,没错,类似于军用穿甲弹的战斗部,石油射孔弹的核心部位也是钨材料制成的。

石油射孔弹图片

石油射孔弹的核心部位叫做药型罩的爆炸聚能部,药型罩材料是聚能效应能量的载体,使用何种材料其性能直接影响着射流质量的优劣和钻井的效果,钨具有适中的声速(4103 km/ s)、较高的材料密度(1 913 g/cm3),并且延展性好,自然而然地成为射孔弹药型罩的理想原材料。以钨制的射孔弹破碎性好 、侵彻力强、渗透率高,穿深性能强大,是为人们所器重的石油钻井工具。

钨的穿甲性能取决于钨粉的质量,对于射孔弹这类具有穿透要求的工具,粒径越细的钨粉所制成的最终成品性能会更好。需要注意的是,即使是微米以下的钨粉,其颗粒形态也往往五花八门,有精益求精的学者就会两种不同的钨粉制成的石油射孔弹进行了性能对比。

学者将废钨合金回收制取的钨粉和APT流程制取的钨粉分别混合铜粉并烧结锻压成127型射孔弹,进行静破甲 45 号钢钢靶穿深试验,数据为回收钨粉制取的射孔穿深数据为212.2米,传统流程钨粉所制取的射孔弹穿深数据为244.8米,两者差距较大。

石油射孔弹图片

究其原因,利用回收钨破碎后还原制备的钨粉形貌不规则, 导致混合粉末流动性能较差, 成形的射孔弹药型罩聚能部密度分布不均匀, 影响了药型罩的成形和密度分布的均匀性, 从而降低了射孔弹穿深性能。而传统APT流程的钨粉,粒度均匀,具有类球形结构,钨粉流动性能好, 有利于提高药型罩密度分布, 从而改善射孔弹爆轰形成的射流的特性, 提高射孔弹穿深性能和稳定性,所以,球形度好,粒度小且均匀的钨粉更适合做石油射孔弹的原材料。

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