[发明专利]油田射孔弹弹体粉末冶金材料及射孔弹弹体制作方法

说明书

技术领域

本发明属于石油开采机械，主要涉及石油开采使用的射孔弹。

背景技术

传统的油田射孔器弹体是采用20号钢，通过多次冷挤压和机械加工方法生产制造的，普遍存在性能不稳定、成本高、碎屑性差、易卡井等诸多技术性问题，在射孔作业时，经常会产生残孔，甚至是盲孔，使油井的出油率达不到设计要求，严重时必须重新进行射孔作业，增加了采油成本。此外，由于传统加工工艺生产工序多，生产效率低，材料利用低，使得弹体制造成本相对较高。另外，由于20号钢在弹体爆炸后产生的碎片较大，大量的碎片堆积在一起，容易产生卡井事故，从而增加打捞作业，降低开采效率，增加采油成本。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的问题，研究提供一种油田射孔弹弹体粉末冶金材料及其弹体的制作方法，达到提高弹体作业性能稳定性、简化生产制造加工工艺、降低成本、保证采油效率、消除卡井事故发生的目的。

本发明的目的是这样实现的：油田射孔弹弹体粉末冶金材料由铁粉Fe、铜粉Cu、镍粉Ni、石墨粉C和稀土粉按重量配伍组成，各成份所占重量百分比为：铜粉1-3％，镍粉1-3％，石墨粉0.3-1.0％，稀土粉0.2-1.2％，余量为铁粉。

一种用粉末冶金材料制作油田射孔弹弹体的方法是：将配方中全部铜粉、镍粉、石墨粉、稀土粉及铁粉原料经均匀机械混合制备成弹体压制原材料；将上述混合金属材料通过初模压制成型、烧结，加工成弹体初坯；将弹体初坯进行二次分部位挤压加工，提高弹体初坯不同部位的密度，在弹体初坯的不同部位形成不同的密度梯度，再次对弹体初坯进行活化烧结，保证其基本的机械性能；最后通过精模压制净近成型，得到油田射孔弹弹体，保证弹体尺寸精度。

本发明采用粉末冶金技术和冷挤压技术相结合的方法生产制造新型的油田射孔器弹体，充分发挥了粉末冶金技术在材料组合和净近成型方面的优势，通过不同合金材料的组合，强化基体组织，提高材料的基体强度；采用分部位挤压技术使弹体具有一定的密度梯度，从而使弹体的不同部位获得不同的性能，以满足射孔弹在爆射时对弹体的性能要求；制造时采用活化烧结技术控制材料基体组织的孔隙形态，使弹体具有低碎屑性，即弹体在爆炸后易于形成小的碎片，避免卡井事故的发生，具有配方科学合理、制造工艺简单、成本低廉、作业性能好、使用可靠、降低采油成本的特点。

附图说明

附图是粉末冶金材料油田射孔弹弹体A、B、C、D四个部位密度梯度示意图。

具体实施方式

下面举实例对本发明进行详细描述。

称取铜粉20千克、镍粉20千克、石墨粉8千克、稀土粉10千克、铁粉942千克，总计1000千克备用，各成份占总重量的百分比依次为2％、2％、0.8％、1％和94.2％，铁粉粒度小于100目，铜粉、镍粉、石墨粉和稀土粉粒度小于200目。加工时，将配方中的全部铜粉、镍粉、石墨粉、稀土粉及铁粉原料经V型混料机、在72转/分钟转速下混料2小时，制备成弹体压制材料；将上述混合金属原料分量通过初模压制成型、烧结，加工成弹体初坯，初压压力为500Mpa，初压密度为6.4g/cm³，初烧结温度850℃，保温时间1小时；将弹体初坯进行二次分部挤压加工，提高弹体初坯不同部位的密度，在弹体初坯的不同部位形成不同的密度梯度，再次对弹性初坯进行活化烧结，保证其基体机械性能，二次复压压力为800Mpa，复压密度为7.28/cm³，活化烧结温度1120-1200℃，复烧保温时间2小时，最后通过精模压制净近成型，保证弹体尺寸精度，得到油田射孔弹弹体。

本发明加工工序少，生产效率高，材料利用率达到98％以上，生产成本低廉。由于粉末冶金材料是非致密材料，材料内部存在孔隙，因此可以通过活化烧结技术控制材料基体组织的孔隙形态，使弹体具有低碎屑性，即弹体在爆炸后易于形成小的碎片，不会发生卡井事故，且避免了残孔和盲孔的现象。