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。

杀伤爆破弹弹体异常淬火时弹底大破片形成机理

以某杀伤爆破弹爆炸产生回飞弹底大破片事故为背景,开展弹底大破片产生原因和相关故障分析。利用金相显微镜观察、比较实际回收的弹底大破片和正常弹体的微观组织,测试获得材料性能参数。据此,采用AUTODYN-3D软件数值模拟不同拉伸破坏极限下异常淬火弹体内爆驱动弹底膨胀、断裂过程,得到弹底断裂状态、速度分布及裂纹衍生等。通过异常淬火弹体进行静爆试验,复现了故障状态。结果表明:异常淬火弹体与弹底大破片的微观组织均会出现大量回火索氏体与上贝氏体混合组织,提高了材料塑性和屈服强度;随着弹体拉伸破坏主应力提高,爆炸加载后的弹底由完全断裂形成的数块破片,逐渐过渡为带裂纹、层裂破坏区的弹底大破片,且数值模拟结果与实际回收的弹底大破片形貌、尺寸吻合较好;发生在弹底的断裂模式包括轴向“崩落”、外侧层裂以及径向裂纹的衍生与扩展;异常的淬火过程改变了弹体材料性能,将导致内爆加载下弹底大破片的产生,进而造成回飞事故。

引信传爆管破片参数研究

理论分析传爆管破片的数质量分布和最大质量的计算模型，采用水箱法进行了部分引信传爆管破碎性试验。试验数据及理论分析结果表明：计算榴弹破片数质量分布的Mott公式并不适用于传爆管类非榴弹破片的计算，因此利用试验所得数据对西德最大破片质量公式进行了修正。修正后的公式对丙型引信传爆管破片最大质量的计算结果与试验数据较为吻合。

一种破片高回收率射孔弹壳体破碎特性的设计方法研究

针对油气井下作业后射孔弹壳体破片对井筒的污染等负面影响,文中对射孔弹壳体爆炸后形成大尺寸破片的影响因素进行了试验研究,通过改变壳体厚度、材料、外部刻槽参数,进而改变壳体破裂后的破片尺寸,增加破片回收率。结果表明:壳体厚度为6.0 mm、材料为20#钢、壳体外表面刻4条槽、槽宽为3.0 mm、槽深为4.0 mm时,通过单发射孔弹破片收集试验可得尺寸≥9.53 mm的破片,回收率可达83.1%,使得大部分壳体破片滞留在射孔枪体内,有效减少壳体破片对井筒的污染,降低射孔作业卡枪事故发生的风险。