射孔弹壳下线槽铣削的半自动化研究

介绍实现射孔弹壳体下线槽的半自动化加工工艺、夹具、上落料机构、液压系统和ＰＣ控制系统。通过该系统可完成上料、定位夹紧、切削加工、清屑、落料等工序，劳动生产率提高１６７％，同时提高了加工精度，减轻了工人的劳动强度。     

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。     

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.     

基于正交试验法与数值模拟的射孔弹优化设计

以穿深为设计指标,应用正交试验方法以确定聚能射孔弹各结构因素对穿深的影响.选择7个对穿深有影响的参数,用L8(27)正交试验表设计了7因素2水平的正交试验方案.利用LS-DYNA3D对全部情况进行了模拟计算.利用极差法对数值计算结果进行分析,分析得出各因素对射孔弹穿深的影响程度,炸高(G)对穿深的影响最大,为首要因素;罩锥角(A)、药型罩壁厚(B)对穿深的影响很大,次之;装药顶厚(F)及药型罩母线长(C)对穿深的影响较大,再次之;壳体大锥角(E)大于罩顶弧度(D)的影响;得出了A1B1CD1E1F2G2为最优方案.对优化方案组打靶验证,其穿深数据满足设计指标,可综合应用正交试验设计和数值计算进     

石油射孔枪弹间爆轰波干扰的仿真分析

通过有限元显式动力分析软件的显式算法对石油射孔弹顺序起爆后,弹间爆轰冲击波干扰的过程分别进行了二维和三维数值模拟,对其模拟结果进行了讨论。分析认为,影响高孔密射孔枪射孔效果的弹间干扰产生的主要原因是爆轰冲击波的压力场受到不同程度的干扰,破坏了弹体控制的爆轰波形。数值计算结果符合试验所得物理现象和规律。该模型对减小或消除石油射孔弹间干扰有借鉴作用。     

利用数值仿真技术优化大孔径射孔弹药型罩配方

射孔弹数值仿真系统主要包括射孔弹数值模拟计算方法、数值模型建立、数值分析软件系统等。在装药条件不变的前提下,利用该仿真系统优化药型罩密度和屈服强度并对计算结果进行比较。通过比较发现,降低药型罩密度的同时提高药型罩的屈服强度有助于提高穿孔孔径;为此,添加某种材料并按照不同比例分成6种配方进行试验。仿真结果与实验结果的最大误差为12%。     

药型罩裂纹对射孔弹性能影响的初步研究

着重对粉末药型罩表面的裂纹现象作初步研究,从理论上分析了裂纹产生的原因和对射孔弹性能的影响。提出了减少裂纹现象的措施,并进行了钢靶和混凝土靶试验及穿靶机理分析,对提高产品的稳定性有一定的帮助作用。     

硬地层自清洁射孔弹设计及应用效果

通过射孔弹装药结构设计,调整作用在药型罩上的爆轰波压合角及充分利用壳体产生的二次反射波;采用多锥内母线的药型罩结构,优化射流的速度和质量分布;使用自清洁药型罩配方,增加射孔孔道的直径和清除压实带的影响,从而获得符合硬地层油气开发的射孔弹,并在油田应用获得理想效果。     

基于TrueGrid软件的射孔弹有限元仿真模型参数化建立方法

研究了用于仿真计算的射孔弹有限元模型参数化建立方法.针对弧顶单锥型射孔弹分别进行了药型罩和装药结构特征分析及壳体结构特征分析.基于TureGrid软件研究射孔弹结构的参数化离散方法,提出仿真计算用有限元模型的参数化建立方法.采用VC++语言编写了应用程序,通过该应用程序可快速建立弧顶单锥型射孔弹有限元模型.通过实例验证了该方法的正确性,该研究结果可为相关研究提供参考和借鉴.     

聚能射孔弹侵彻性能评价方法

为弥补射孔打靶物理试验的不足,完善聚能射孔弹优化设计方法,基于爆炸冲击动力学分析程序AUTODYN,采用Lagrange算法建立了聚能射孔弹侵彻性能评价数值方法,研究了聚能射流侵彻过程混凝土靶孔道形态及射孔枪/套管/靶体的动态响应。与室外打靶试验相比,混凝土靶体孔深数值分析误差为4.27%,孔径数值分析误差为5.26%,数值结果可靠;根据射孔弹侵彻过程动态仿真结果数据,可得到射孔枪/套管的穿孔形态、毛刺高度、混凝土靶损伤程度与压实带厚度等关键数据,为射孔弹优化设计及型号优选提供依据。     

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.     

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。     

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。     

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.     

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%。     

装填LLM-105炸药超高温射孔弹性能评价

在对块状晶形LLM-105炸药进行DSC和TGA热分析条件下,对装有该混合炸药的射孔弹进行常温、200℃/100h、220℃/100h和220℃/200h等4种环境温度条件下地面模拟装枪穿钢靶试验。不同温度环境下的块状晶形LLM-105炸药耐热性能良好,所装填的射孔弹经3种高温环境穿深,相比常温条件下的试验结果均有所降低,但降低率均小于8%,药剂无剧烈热分解、燃烧、爆炸现象。在上述3种高温条件下使用LLM-105混合炸药装填的超高温射孔弹耐热安全性良好。     

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.