一種新型結(jié)構(gòu)石油射孔彈的數(shù)值模擬研究.pdf

1、射孔完井是目前石油開采的主要完井方式，將聚能射孔技術應用到石油開采中有著極高的技術要求。因此，聚能石油射孔彈不僅要有足夠的穿深，而且穿孔后不能有杵堵現(xiàn)象，為了使穿孔暢通，通油率高，則要求穿孔直徑應當足夠大。傳統(tǒng)銅藥型罩射孔彈杵堵現(xiàn)象十分嚴重，為了消除杵堵，本論文提出一種射孔彈結(jié)構(gòu)上的改進方式，使其穿孔達到無杵堵、大孔徑和高穿深的要求。
　　本文在查閱國內(nèi)外相關文獻的基礎上，設計了一種增加擋板的新型結(jié)構(gòu)石油射孔彈，利用ANSYS/A

2、UTODYN-2D有限元程序與傳統(tǒng)石油射孔彈裝藥結(jié)構(gòu)進行對比，并對不同因素對射流成型影響及擋板對杵體阻擋的過程進行了數(shù)值模擬，分析了石油射孔彈藥型罩壁厚、錐角、擋板材料、擋板厚度以及擋板開孔孔徑對射流形成和對杵體的阻擋程度進行影響分析。在此基礎上，通過正交優(yōu)化設計的方法對射流速度在不同因素水平組合下進行方案設計，并進行數(shù)值模擬計算，然后通過數(shù)據(jù)處理得出各因素的主次關系以及最優(yōu)參數(shù)組合，以射流頭部速度為考察指標，最終選取射流較細、無杵堵情

3、況，有較高穿深的最優(yōu)解。
　　研究表明：（1）含擋板的新型結(jié)構(gòu)石油射孔彈與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)石油射孔彈相比，可以有效的切割阻擋射流杵體，這樣可以減小杵堵現(xiàn)象發(fā)生的概率；（2）擋板結(jié)構(gòu)設計中，擋板的孔徑大小直接決定形成射流的形狀和穩(wěn)定性；（3）對于擋板材料的選取，由于形成高溫射流，擋板應選熔點比較高的材料，通過對計算結(jié)果分析比較，最終選取鎢作為擋板材料；（3）應用正交優(yōu)化的方法針對四種影響因素對新型石油射孔彈形成射流速度的主次關系進行了分析研