聚能射孔弹的正交试验方法

在聚能射孔弹的研究中应用正交试验方法,以确定聚能射孔弹各结构因素对性能的影响及主要因素的交互作用对性能的影响.选择药型罩锥角、药型罩壁厚、装药结构、壳体厚4个对射孔弹穿深有主要影响的参数,用L8(27)正交试验表设计了4因素2水平的正交试验方案.分析试验数据得出了各因素及交互作用对射孔弹性能的影响程度,罩锥角(A)对射孔弹穿深的影响最大,为首要因素;罩壁厚(B)及装药结构(C)对射孔弹穿深的影响很大,为次要因素;A×B交互作用对射孔弹穿深的影响较大,大于壳体厚(D)的影响;得出了A1B2C2D2为最优方案,并得到了试验验证.     

聚能射孔弹在不同砂岩上的射孔效果研究

在实验室条件下，用同种聚能射孔弹在3种不同砂岩上进行负压射孔，然后进行流动测试。通过实验结果的对比分析，揭示了同种聚能射孔弹在不同砂岩上形成的孔道体积、损害程度不同，而组成砂岩的颗粒、胶结物性质的差异是造成这种现象的主要原因。通过研究对聚能射孔弹在不同砂岩上产生的射孔损害有了进一步的认识，希望为射孔优化设计提供理论依据。     

钨粉粒度分布对聚能射孔弹破甲性能影响的研究

钨粉作为制备深穿透射孔弹粉末药型罩的主要原材料,其物理化学性能会对聚能射孔弹的破甲性能产生直接影响。采用激光粒度仪分析不同粒度分布的钨粉应用于药型罩混合粉末配方,探讨钨粉粒度分布指标对于聚能射孔弹破甲性能的影响。利用满足特定粒度分布指标的钨粉制备的药型罩,其聚能射孔弹能够获得更好的破甲性能。     

炸高很大时聚能射孔弹的穿透性能

讨论了炸高达到100射孔弹直径(CD)时射孔弹的穿透性能,到目前为止该炸高远远超过了应用的标准范围(2～7CD).在实验过程中确定了射孔弹在钢靶中的穿透深度,并研究出一种计算法来描述该结果.实验过程中获得的数据大幅度提高了工程计算法在射孔弹穿透深度建模中的应用能力.这是首次在炸高很大时使用计算方法来估算穿透深度,与实验结果取得了很好的一致性.     

新型无杵堵深穿透射孔弹

本文重点介绍射孔杵堵对地层渗流效果的危害以及WCD86-29型射孔弹兼备的无杵堵和深穿透两大优点。     

YD102深穿透,无杵堵聚能石油射孔弹的研制

本文主要讨论提高穿深，减少了杵堵的有效途径，影响穿深的主要因素。     

射孔弹穿深性能评价方法初探

本文主要从射孔弹穿靶最基本的原理入手，对不同靶板材料对射孔弹穿深的影响进行初步分析和研究，引入国外较为成熟的常用不同靶板材料的穿深性能转换的经验公式，提出一种基础的同等条件下射孔弹性能的评价方法。     

正交法在射孔弹粉末药型罩制备工艺中的应用

将正交试验设计法应用于射孔弹药型罩工艺的研究中,分析影响药型罩性能的工艺参数。根据试验方案完成了射流侵彻试验。根据试验结果分析。4个因素的影响程度的大小依次为药型罩材料成分配比、烧结温度、球磨时间和成型压力。确定了较优的药型罩生产工艺条件并进行了验证试验。通过试验可以得知,在药型罩工艺参数的确定过程中,采用正交试验设计法不仅可以缩短试验周期、提高效率,而且减少了试验次数,降低了试验成本。     

Jet Formation and Penetration Study of Double-Layer Shaped Charge

A theoretical analysis on detonation wave propagation in a double-layer shaped charge (DLSC) is performed. Numerical simulations using the AUTODYN software are carried out to compare the distinctions between jet formations in DLSC and ordinary shaped charge (OSC), in particular, the OSC made using a higher detonation velocity explosive, which is treated as the outer layer charge in the DLSC. The results show that the improved detonation velocity ratio and radial charge percentage of outer-to-inner layer charge are conducive to the formation of a convergent detonation wave, which contributes to enhancement of jet tip velocity in DLSC. The thickness and mass percentages of liner flowing into jet in DLSC closely follow the exponential distribution along the radial direction, but the percentages in DLSC and the mass of effective jet, which have significant influence on the penetration depth, are lower than those in OSC with the outer layer charge. This implies that the total charge energy is the major factor controlling the effective jet formation, which is confirmed by the verification tests using flash X-ray system and following penetration tests. The numerical simulation and test results compare well, while penetration test results indicate that the performance of DLSC is not better than that of OSC with the outer layer charge, due to the differences in jet formation.     

等孔径射孔弹数值模拟与试验研究

采用数值模拟对比了3 1/2 in*型等孔径射孔弹与同规格常规深穿透射孔弹在井筒内装枪极限情况下的射流形态,并采用地面模拟试验对比了两者孔眼一致性.数值模拟结果表明,后者药型罩在压垮过程中形成了细长的锥形射流,尾部形成了粗大的杵体,而前者能够形成一段高速的杆式射流,不易受炸高的影响;地面模拟装枪侵彻钢靶结果表明,前者射孔后在套管上形成的平均孔径为12.3 mm,孔径稳定性为96.7%,比后者平均孔径提高了2.3 mm,孔径稳定性提高了20.4%,说明其具有较大的孔径和好的孔眼一致性,同时也验证了数值模拟结果与实验值相符.3 1/2 in型等孔径射孔弹地面模拟装枪侵彻混凝土靶平均穿深为810 mm,表明其具有深穿透特点.     

冲击载荷下射孔弹壳体大破片特性的设计及应用

以渤海油田稠油油藏的胶结疏松地质条件为研究背景,有针对性地设计了一种新型7in高孔密大破片射孔弹。采用AOTUDY和ANSYS/LS-DYNA软件对射孔弹的壳体爆炸破片和射流形成进行数值仿真分析,进行地面模拟装枪穿钢靶试验和单发射孔弹破片收集试验。数值仿真的破片形成效果和射流形态与地面试验结果吻合较好。新型射孔弹的大破片尺寸大于9.53mm,占有率达到85.95%,明显优于常规射孔弹的破片率。在渤海油田实际应用中,壳体形成大破片效果良好,多数留在枪体内,保证了射孔作业安全和后续完井工艺的顺利开展。     

A Numerical Method for the Determination of the Virtual Origin Point of Shaped Charge Jets Instead of Using Flash X-ray Radiography

The effective jet length between the virtual origin (VO) point and the target surface is very important for the calculation of a shaped charge jet penetration. A numerical approach to determine the exact position of the VO of a small caliber shaped charge jet is presented in this paper. The numerical approach includes shaped charge jet formation algorithm using explicit Autodyn solver and estimates the precise location of the VO point using the hydrocode analysis. This is particularly important when the experimental flash X-ray radiograph is not available. The proposed VO model approach was validated by firing four small caliber shaped charges against concrete targets. The maximum difference between the experimental penetration depth and that calculated using the presented VO approach was less than 4%.     

装药与药型罩不对称因素对射孔弹性能的影响

射孔弹因存在装药与药型罩的不对称因素,使药型罩不对称压跨形成倾斜、弯曲的射流,严重影响穿孔性能.对装药轴线与药型罩轴线不同轴或药型罩有壁厚差时产生的射流异常,分别进行了理论分析及试验研究.结果表明,当装药轴线与药型罩轴线不同轴或药型罩壁厚差较大时,将对射流产生不利影响并严重影响射孔弹性能,应严格控制这些不对称因素.     

亚半球罩聚能装药应用于穿孔弹的研究

穿孔弹区别于常规深穿透射孔弹,其主要用途在于处理钻井过程中的卡钻、井漏等工程事故处理时,使用穿孔弹对钻杆、油管或者套管进行穿孔,以便于快速建立循环通道,实现钻杆快速解卡、压井堵漏等抢险施工。亚半球罩聚能装药形成的杆式射流具有侵彻能力大、药型罩利用率高、后效大和对炸高不敏感等特点。对亚半球罩应用于油气井聚能穿孔弹进行了研究,设计出亚半球罩聚能装药的穿孔弹,能够实现多相位穿孔和单相位穿孔,穿孔孔径大,能够适应于多种油气井况,通用性强,减少了施工过程的风险和复杂性。     

包覆型复合金属粉末用于射孔弹药型罩的研究

传统的药型罩将铜、钨等几种金属粉末及粘结剂按照一定的质量比进行机械混合。这种混合型金属粉末在压制过程中容易造成药型罩各部分质量分布不均匀,从而影响药型罩的总体性能,最终降低了射孔弹的穿孔性能和稳定性。利用化学置换法将铜、钨金属制成包覆型复合粉末,应用于射孔弹药型罩的制造。经实验证明,采用包覆型复合金属粉末能有效改善药型罩的成分偏析等不足。与同等成分的混合型金属粉末相比较,其射孔深度提高9.4%,射孔深度标准差降低了40%。     

石油射孔弹数字化设计软件开发

为缩短石油射孔弹研制周期,提高研制质量,构建了实用的石油射孔弹数字化设计仿真平台。平台集成了CAD、CAE软件,应用成型装药结构三维参数化自动建模、结构参数优化设计、终点作用过程的自动数值仿真建模和数据库知识库管理等关键技术,实现了产品的设计、优化、仿真、评估数字化流程。通过试验验证了平台设计结果的可靠性;通过平台对射孔弹设计进行指导是可行的,提高了设计效率。     

BH38RDX-46-89型大孔径射孔弹性能优化

为满足复杂地质条件下射孔作业的需要,选择25 g装药量的BH38RDX-46-89型射孔弹进行性能优化.运用微差法设计药型罩与装药结构,用数值模拟分析射流成型和侵彻,按设计配方进行打靶实验.优化后的89型大孔径射孔弹BH38RDX-46-89性能有显著提升,其穿钢靶孔径达到了16 mm,穿深提高到了111 mm,达到了大孔径深穿透的效果.实际应用表明该结构可以推广应用,该设计思路与采用的理论分析、结构设计仿真及试验相结合的优化设计方法对进一步研发系列大孔径深穿透射孔弹有着一定的指导参考意义.