石油射孔弹合压中的多工位压制技术

石油射孔弹合压中的多工位压制技术

武婵娟

（大庆石油管理局射孔弹厂，黑龙江　大庆　１６３０００）

对石油射孔弹进行合压成型我们过去采用单次成型压装法，虽然相对容易操作，但效率低，安全性低，摘 要：

同时也不能把炸药产生的能量最优发挥，造成了不小的损失。因此，对多工位压制技术进行了深入的分析探讨。该技术的落实，有效地促使具有密度大强度小性质的粉末药型罩配方可以成功投产，有效地促进新型射孔弹在科研领域、生产领域的发展。

石油射孔弹；多工位压制；液压机；关键词：

ＴＱ５６０　　Ａ　　１００２－５０６５（２０１６）０３－００２３－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Perforated shells combined pressure of oil in the multi-position pressing technology

WU󰀁Chan-juan

（Ｄａｑｉｎｇ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｂｏｍｂ　ｆａｃｔｏｒｙ，Ｄａｑｉｎｇ　１６３０００，Ｃｈｉｎａ）

Abstract:　Ｗｅ　ａｌｗａｙｓ　ｕｓｅｄ　ａ　ｓｉｎｇｌｅ　ｍｏｌｄｉｎｇ　ｐｒｅｓｓ－ｆｉｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｏｉｌ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｂｏｍｂ，　Ａｌｔｈｏｕｇｈ　

ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｏｐｅｒａｔｅ，　ｂｕｔ　ｌｏｗ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，　ｌｏｗ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ，　Ｗｈｉｌｅ　ｎｏｔ　ａｂｌｅ　ｔｏ　ｐｌａｙ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｏｐｔｉｍａｌｌｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ，　ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ　ｉｎ　ｓｏｍｅ　ｌｏｓｓ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，　ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉ－ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｄｅｐｔｈ．　Ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，　Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｐｒｏｍｏｔｅ　ｐｏｗｄｅｒ　ｌｉｎｅｒｓ　ｒｅｃｉｐｅ　ｈａｓ　ａ　ｈｉｇｈ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｓｍａｌｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，　Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｐｒｏｍｏｔｅ　ｎｅｗ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｎｇ　ｂｕｌｌｅｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ，　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｒｅａｓ．

Keywords: ｏｉｌ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｂｏｍｂ；ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｔｉｏｎ　ｓｕｐｐｒｅｓｓ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｍａｃｈｉｎｅ；

在石油开采生产中，为将油井的套管有效地和油气层连接起来，必须建立一个提供油气顺畅地流通地通道，为此在实践中往往需要使用引爆炸药来达到目的。当然，简单地爆炸所达到的效果不理想，这需要一定的工具、一定的机制来保障[1]。业界常用的实现工具是石油射孔弹。其组成部分为粉末药型罩和壳体，在其中装入一定的炸药，就能够实现对油气层管道的铺设。在这种工作方式下，为使其实现最优的工作效能，必须使炸药达到一定的物质状态，这需要较高的压强对其产生作

[2]

用力。而高压的工作需求也对粉末药型罩的抗压能力提出了一定的需求。

一般来说，如果粉末药型罩的半径是20mm，则其工作中需接受700～800kN的力，且后者与前者成正比。然而，过高的压力会对使得炸药在爆炸中更加难以

控制，产生更大的危险性。因此需要经过一定的技术改造，使得合压成型过程不需要较高的压力，同时也可以改善炸药的分布，一方面能够降低工作的危险性，另一方面也使得炸药的利用更加充分。这种先进的技术为多工位压制。

1 石油射孔弹成型的理想方式

对于石油射孔弹的加工来说，我们需要注重的两点是药型罩压力小、炸药分布合理。前者的目的是降低射

孔弹在使用中的风险，后者的目的是最优化地利用炸药在爆炸中所产生的能量。我们可以称这种理想的技术为小压力成型工艺。其工作机制是基于炸药在压力下具有的蠕变性，进行若干次压制，使其能够在等同炸药以及相同炸药密度时，所需要的压力更少，是单次成型所需压力的30%以下。

采用单次成型工艺，需要把炸药放置在药型罩中，并利用其进行压制成型，也就是压制工作全部由药型罩来完成，这无形中加重了对其抗压性的需求。需要对传统技术工艺进行改善，采用小压力多次成型技术，一方面可以增加石油射孔弹制造的安全性，另一方面也可以减小对药型罩强度的要求，在化学试验中我们了解到黑

２０１６－０１收稿时间：

武婵娟，生于１９８７年，女，陕西岐山人，本科，助理工程师。　作者简介：

大庆石油管理局射孔弹厂。工作单位：

射孔弹生产。研究方向：

陕西咸阳市礼泉县东二环阳光华庭２号楼三单元１６０４室。通讯地址：

ｗｃｊ２０＠１６３．ｃｏｍ联系方式：

2016年 2月上 世界有色金属23

装备Equipment

金属与炸药之间的冲击会发热以至于爆炸，因此会利用铜替代黑色金属作为凸模材料。

基于炸药的分布要求，应该使用四只凸模，其中两只是预压凸模，随后的一只用来内腔成型，最后一个用来合压，其中第三只的外型必须与药型罩完全相同，在前三个凸模的作用下，炸药将会根据粉末罩的形状进行有序地、科学地分布，最后一个凸模会把药型罩和炸药进行压制，最终实现对射孔弹的制作。

其工艺中工位越多，技术要求就越复杂。因此相对于上

文所述的4工位工艺，我们为降低其复杂度，也可以简化为双工位工艺，其特点是利用1架带有两个2工位的液压机，完全手工进行制作。工作中，工作人员把弹壳药型罩、炸药合理配置置入模具，根据转盘的旋转进行有效地压制，在第一个工位处压制后，等待旋转到位再进行2工位的压制。这种工作模式也能有效地降低药型罩的压力，但降低幅度不大，为单次成型所承受压力的三分之二左右，且工作效率几乎没有改善。

2 多工位压制技术原理

所谓多工位压制是指把前文所论述的压力小、多次

成型的新型工艺的应用。其主要原理是使用1台多工位液压机(工位的数目一般是两个或者四个)开展石油射孔弹合压工作。在具体的制作中，人们需要将机构定位进行合理地配置，以科学地调节制作中凸模和壳体之间的距离。因为如果该距离太大会使得两者之间相互压迫，一定程度上加重了危险性。

在多工位压制工艺具体落实时，最好操作机械手，将装满炸药的弹壳放入合理的位置，然后再将药型罩也放入合理的位置，在制作完毕后，最后也操作机械手取得射孔弹，同时使用一定的化学药物对工具进行清洗，防止残留的物质造成意外的危险。我们将该流程细化，根据图1所示的工作界面，得出其具体工作过程包括如下几个步骤:

3 多工位压制技术的优势

通过上文分析我们得知，多工位压制工艺相对传统工艺是具有一定得优势的，这体现在如下几点:

其一，拥有若干个凸模，它们各自的成型面与要求的炸药分布密切相关，倒数第二个的成型面必须和药型罩相同。对此可以充分地将炸药进行科学地安排，有效地利用其爆发的能量，最优地实现炸药的效能以及所生成的射流结构。

其二，因为多个工位分摊了压力，使得在制作过程中需要药型罩接受的压力相对传统的单1次合压减去了三分之二，极大减小了制作过程中的风险，同时也减少了设备的维修需求，延长了设备的使用寿命。

其三，凸模以铜为制作材料，有效地防止在制作中因为炸药与药型罩内壁的接触和引起爆炸等危险现象。

其四，前文已述，多工位工艺在制作射孔弹时药型罩所承受的压力显著减小，这也减小了对罩的强度的需求，为药型罩的生产厂家减轻了压力；另外因为药型罩的破损现象也将极大地减少，也提高了射孔弹的质量，降低其废品率，也使得更多的制作方法得到使用，比如一些轻压力的制作配方，而它们同时具有较好的性能。

其五，射孔弹在制作过程中将积极引入自动化技术，完全依靠机器完成制作过程的控制。而较低的成型压力为此提供了方便。

图1󰀁四工位压制工艺位置图

步骤1：在弹壳中装上一定的炸药，放在1位置，并将药型罩放在8位置；

步骤2：将门关掉，将转盘转过1/4周；步骤3：调控液压机，对1、3、5、7四个位置进行压制；

步骤4：机械手取出1号位置成功完成的射孔弹，再开始步骤1，周而复始。

步骤5：在4、6两个位置预留好清理设备，对残留物质进行有效驱除，防止意外发生。

这种多工位压制工艺在我国某公司已经得到使用，在实践中测量发现，其成型压力是传统单次压型法压力的四分之一到三分之一，同时因为炸药能够基于压力的变化进行更为合理地分布，所得到的产品质量更优越，制造过程的危险性更低。

通过对射孔弹制作的过程的分析我们可以了解到，

4 结论

由此可见，多工位压制技术与工艺的优势是多方面的，不仅降低了射孔弹制作过程中药型罩所承受的压力，使其残损现象减少，增加使用寿命；也使得炸药能够更为合理地分布，提升制作过程的安全性。多工位技术的应用取得了很好的效果。随后制作过程中对信息化技术和自动化技术的有效引入，需要相对平稳的工作环境，而多工位技术因为其药型罩制作承压的减小也为此提供了便利。而对于未来射孔弹的制作来说，全自动化、机器人操作将是一种趋势。

[1]󰀡赵云涛;徐文新;周曌;李哲雨,型罩对射孔弹射孔性能的影响[J].

测井技术,2005(S1).

[2]󰀡罗宏伟;郭鹏;涂良,系列大孔径深穿透射孔弹研制[J].2010(S1).

24世界有色金属 2016年 2月上