爆破阀用炭黑/硝酸钾推进剂性能

为满足非能动型压水堆核电站爆破阀对耐高温产气做功药剂的需求,研制了炭黑/硝酸钾(CPN)推进剂,对其性能进行了测试与评估并与6号黑火药(HY6)和6号无硫黑火药(WHY6)进行了对比。结果表明,CPN推进剂的自动点火温度>321℃,显示CPN推进剂有好的热安定性和耐高温能力。CPN推进剂具有一定的产气做功能力。燃速的排序为CPN推进剂<WHY6<HY6。CPN推进剂摩擦感度和静电感度均为0,安全性优于HY6和WHY6。

不等厚铝合金板材搅拌摩擦铆焊塑性连接机理研究

为了克服传统铝合金点连接技术存在裂纹、气孔、成形力大和气密性差等不足,实现铝合金板材的高性能点连接,提出了搅拌摩擦铆焊塑性连接新工艺原理,通过理论分析和试验研究,针对不等厚铝合金板材论证了新工艺原理的可行性。首先研究了铝合金板材搅拌摩擦铆焊工艺过程中材料流动行为和温度场分布,重点讨论了转速和持续加热时间对温度变化的影响规律,然后通过控制铆焊热输入量进行了工艺参数优化,并开展了螺纹铆钉式搅拌摩擦铆焊试验研究,最后验证了连接样件横截面材料组织分区与温度场分布的一致性,确定了该工艺的塑性连接机理。结果表明:转速和持续加热时间是影响搅拌摩擦铆焊接头力学性能的关键因素;3 mm和4 mm厚6061-T6铝合金板材搅拌摩擦铆焊的最优转速范围为1000~1400 r·min-1,持续加热时间为3~15 s;上下板材之间形成冶金结合,塑化材料与螺纹铆钉之间形成机械结合。因此,铝合金板材搅拌摩擦铆焊塑性连接机理符合预期,该新工艺原理有效可行。

超长层段水平井射孔补偿式传爆及防卡技术

射孔枪传爆失败和射孔后管柱遇卡是长井段水平井射孔时易发生的现象.结合普光气田大湾区块地质特点,提出补偿式传爆技术和水平井射孔枪低磨擦阻力防卡技术.通过对普光气田大湾区块4口超长层段水平井的射孔施工结果分析,证实应用补偿式传爆技术及双向延时起爆技术可避免射孔枪传爆中断现象的发生;采用合理的射孔参数,102射孔枪装配低碎屑射孔弹、120°上相位、不同储层6～16孔/m变孔密射孔能满足酸压改造要求;使用低碎屑射孔弹等技术措施可有效防止射孔后管柱遇卡.

水平井射孔与桥塞联作管串泵送过程电缆张力计算模型

根据致密油藏水平井泵送式电缆射孔与桥塞联作技术的特点,考虑井身轨迹、联作管串结构,分析泵送过程中水平段射孔与桥塞联作管串的受力状态。结合力学平衡原理与质量守恒定律,建立了电缆张力计算模型。通过实例,分析泵送过程中沿井深的电缆张力分布,校核电缆强度,并研究泵速、电缆下放速度对电缆张力的影响,探讨电缆张力的控制方法。结果表明:井斜角、泵速、电缆下放速度是影响电缆张力的关键参数,其中泵速与电缆下放速度的协调控制对于保持泵送过程中电缆适度张力、保证电缆安全十分重要。

射角对定射角射孔器穿深性能影响试验研究

射角影响定射角射孔器的穿孔性能。按GB/T 20488—2006标准要求对外径89、102mm的不同射角的定射角射孔器进行混凝土靶射孔试验。外径89mm定射角射孔器,15°射角与直射的聚能射孔弹的平均穿孔深度基本一致,30°、40°到45°射角的聚能射孔弹与各自射孔器中直射的聚能射孔弹比平均穿孔深度逐渐下降到80.7%、与15°定射角射孔器中直射的聚能射孔弹比平均穿孔深度逐渐下降到66.3%,且标准差逐渐增大;外径102mm定射角射孔器的平均穿孔深度大幅度下降且标准差增大。随着射角的增加对聚能射弹的平均穿孔深度影响逐渐增大,是带射角聚能射孔弹的导爆索槽、弹架与导爆索不匹配引起的,造成了整个射孔器内不同程度的弹间干扰,甚至影响到了正常射角的聚能射孔弹的穿深性能。建议针对性地设计定射角射孔器内部结构,以降低弹间干扰,希望有助于产品的改进和完善。

压制压力对粉末药型罩射流性能的影响

通过对旋压成型的粉末药型罩进行密度测试、压溃压力测试和破平性能测试,研究压制压力对粉末药型罩射流性能的影响规律。结果显示:随着粉末药型罩旋压压制压力增大,药型罩密度和压溃压力均呈增加趋势,药型罩射流破甲穿深和稳定性出现两处明显波动。当压制压力增大到110 t时,射流的破甲深度和稳定达到最佳状态。

桥塞硬连接压力激发式点火器

为克服电缆桥塞在座封时易发生的阻挡、卡死、缠死、电缆打结等弊病,解决斜井(>30°)、地层结构复杂、套管发生变形及无法实施撞击点火等特殊条件下的桥塞硬连接问题,介绍一种应用于油气井射孔开采领域的桥塞硬连接压力激发式点火器。采用这种点火器的座封工艺既扩大了桥塞硬连接工艺的应用范围,也提高了桥塞座封的可靠性。

纳米多孔硅粉的化学腐蚀及其理化性质表征

以纯度大于99%,粒径20μm以下的硅粉为原料,以HF、HNO3、蒸馏水及亚硝酸钠为腐蚀介质,采用化学腐蚀法制备纳米多孔硅粉。利用扫描电镜、全自动比表面积仪以及傅里叶变换红外光谱仪对纳米多孔硅粉进行了表征。制备了多孔硅/高氯酸钠复合材料并进行了燃烧实验。结果表明,腐蚀体系中硝酸浓度是影响孔径分布的主要因素。腐蚀时间则是增大纳米多孔硅粉比表面积的关键因素。最佳腐蚀条件为硝酸浓度5.2%,腐蚀时间120 min。制备的纳米多孔硅粉为介孔材料,表面存在大量的硅-氢键,比表面积达58.2264 m2·g-1。制备的多孔硅/高氯酸钠复合材料能剧烈燃烧,伴有爆燃现象,能用作绿色点火药剂或燃烧剂。

油气井射孔安全起爆技术的研究

通过研究射孔安全起爆技术的分类现状,分析对比目前使用的安全起爆产品的结构、特点、性能,提出新的安全起爆技术及油气井射孔安全起爆技术发展方向。

高能气体压裂弹在井下爆燃特性研究

采用密闭爆燃测试装置,测试5 mm/s和8 mm/s这2种燃速HTPB推进剂装药的高能气体压裂弹试样在水中爆燃时加载压力与时间动态变化曲线,分析可知,随着高能气体压裂弹中草酸铵组分增加,其受热分解产生的氨气能抑制压裂弹燃速增长,并产生大量气体增加压裂弹爆燃峰值压力。采用射孔压力计测试2种不同燃速压裂弹组合在井下爆燃压裂的p-t曲线,在同等装药量下,2发燃速为5 mm/s与2发燃速为8 mm/s的压裂弹串接爆燃压裂特性最理想,可用于工程施工作业指导。

环境气体压力对钨系延期药铅皮延期索燃速的影响

为研究在不同环境气体压力下钨系延期药铅皮延期索燃烧速度及延期时间的变化情况,建立了延期时间测试装置。通过测试不同型号延期体在不同环境气体压力下的燃烧时间,得到了相应的燃烧速度。结果表明延期时间随着环境气体压力的增加而缩短,燃烧速度随着环境气体压力的增加而增大,通过分析延期索的燃烧过程,解释了实验结果。本研究对于提高密闭有限空间里钨系延期药索类延期的延期精度有一定帮助。

一种基于最优算法的导弹鲁棒稳定性评估方法

在对参数不确定性导弹控制系统进行多通道鲁棒稳定性评估时,传统方法在计算效率及结果可靠性方面存在不足。提出一种遗传-Nelder-Mead单纯形混合优化算法,利用遗传算法的全局搜索能力,寻找目标函数的近似最优解,并将其作为Nelder-Mead单纯形法搜索的初值,利用Nelder-Mead单纯形法局部寻优的优势,在近似解的邻域内搜索精确解。通过测试函数验证,算法在计算效率和计算精度方面都有很大提升。最后讨论了算法在导弹控制系统鲁棒稳定性评估中的应用价值。

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。

定射角定方位射孔新技术

介绍了定方位射孔技术的原理及其增产效果不明显的原因。研究开发了可获得明显增产效果的定射角定方位射孔器,它能使枪里每发射孔弹都能按调定的角度射向油、气层的主应力方向。地面模拟试验证明,射角在40°以内时,定射角定方位射孔是可行的。给出了调角弹架的示意图,详细说明了调节角度的方法步骤。介绍了定射角枪体与一般定方位枪体的3点不同:孔密降低,盲孔拉长,每支枪装弹都是偶数。详细说明了定射角定方位射孔器的优点和缺点。分析了油管输送直井、油管输送斜井和电缆输送斜井定射角定方位射孔器的应用及其枪柱特点。认为我国的定方位射孔技术还处于发展、完善阶段,指出了今后的研究发展方向。

等孔径射孔弹数值模拟与试验研究

采用数值模拟对比了31/2in~*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12.3mm,孔径稳定性为96.7%,比后者平均孔径提高了2.3mm,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。31/2in型等孔径射孔弹地面模拟装枪侵彻混凝土靶平均穿深为810mm,表明其具有深穿透特点。

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。

不同强度致密砂岩对射孔弹穿深的影响

为对比不同强度致密砂岩靶对2种射孔弹穿深的影响,选用3种不同强度的致密砂岩靶,选取114型和89型射孔弹在常温常压条件下进行地面模拟装枪穿砂岩靶的试验。为进一步研究围压对射孔弹穿深的影响,选取89型射孔弹在30MPa/60℃条件下穿致密红砂岩。结果显示:在无围压条件下,砂岩靶强度和孔隙度对射孔弹穿孔性能影响较大,89型射孔弹穿深较114型射孔弹下降幅度大,114型射孔弹在穿深上优势明显;而89型射孔弹在致密砂岩靶在30MPa/60℃条件下的穿深较常温常压条件下穿深下降达23%.在相同致密砂岩条件下,围压是影响射孔弹穿深的主要因素。

药型罩锥角对线性聚能装药切割性能的影响

利用TG与LS-DYNA软件对不同锥角下的线性聚能装药切割钢靶进行数值模拟,并与试验作对比。结果表明药型罩锥角为80°的聚能装药切割器具有更好的切割性能,其切割深度和最大开口宽度达到最大值,数值模拟结果与试验结果吻合较好。本研究为线性聚能装药切割器的药型罩锥角设计提供一定的参考。

活性粉末药型罩射孔弹穿孔性能试验研究

为实现射孔弹对目标靶穿孔性能和孔道后效的共同作用,设计了一种高密度活性镍-铝金属体系药型罩。通过改变药型罩配方中钨粉、镍粉和铝粉的质量比,进行了相应地面穿目标靶对比试验,得到最佳效果的活性金属粉末药型罩配方。试验结果显示,当活性配方中钨粉、镍粉、铝粉的质量比为70.0:6.6:13.4时,地面钢靶穿孔孔道容积最大,穿孔效果最佳;地面模拟围压穿砂岩靶的穿孔孔道干净,射流后效作用能力显著。

混凝土靶强度与射孔弹穿孔深度关系的初步研究

通过102型深穿透射孔弹射流侵彻不同强度柱状混凝土靶试验,结合线性回归分析方法研究了射孔弹对柱状混凝土靶穿孔深度与靶体强度之间的关系,拟合得出二者之间的经验公式,经试验验证该公式预测误差在5%之内,为聚能射孔弹的设计提供理论指导,同时也为射孔弹的研制从试验验证型向计算研究型改进提供了基础数据和研究方法。