Обґрунтування раціональних параметрів малогабаритних кумулятивних зарядів для свердловинних перфораторів

Abstract

У дисертації обґрунтовано раціональні параметри малогабаритних кумулятивних зарядів (КЗ) для свердловинних перфораторів, при яких забезпечується ефективне кумулятивне пробиття з утворенням перфораційних отворів необхідної геометричної конфігурації без зміни інших параметрів конструкції КЗ. Визначено закономірності впливу розмірів і форми зерен порошкового матеріалу, а також пористості й акустичної жорсткості матеріалу спресованого з нього за технологією одностороннього “холодного” пресування кумулятивного облицювання (КО), технологій виготовлення на ефективність кумулятивного пробиття. Доведено можливість застосування інженерного методу Л. П. Орленка для розрахунку швидкості головної частини кумулятивних струменів, сформованих із порошкових КО. Розроблено і впроваджено методичні рекомендації з проектування та виготовлення конструкцій малогабаритних КЗ для свердловинних перфораторів. Розроблено, вдосконалено та впроваджено у виробництво малогабаритні КЗ, а також споряджені ними свердловинні кумулятивні перфоратори.

В диссертации обоснованы рациональные параметры малогабаритных кумулятивных зарядов (КЗ) для скважинных перфораторов путем определения закономерностей влияния физических свойств (размеров и формы зерен) порошкового материала и физико-механических свойств (пористости, акустической жесткости) материала спрессованой из него кумулятивной облицовки (КО), при которых обеспечивается эффективное кумулятивное пробитие с формированием перфорационных отверстий необходимой геометрической конфигурации без изменения других параметров конструкции КЗ. Установлены размеры и форма зерен порошкового материала, из которого изготавливается КО, в том числе из новых композитов на основе порошков “тяжелых” металлов, при которых обеспечивается наибольшая глубина пробития перфорационного отверстия. Определена зависимость геометрических параметров перфорационного отверстия от удельной акустической жесткости материала КО. Найдены функции зависимости скорости головной части КС от пористости материала вершины медного КО в зависимости от угла раскрытия КО, а также определена пористость материала медного КО при ее взрывном обжатии продуктами детонации спрессованого гексогена, при которой обеспечивается наибольшая скорость головной части высокоплотной КС. Экспериментально определена пористость материала конических КО и их отдельных частей. Экспериментально и аналитически определена скорость головной части кумулятивной струи (КС). Доказана возможность использования инженерного метода Л. П. Орленко для расчета скорости головной части КС, сформированых из порошковых КО. Проведено сравнение эффективности кумулятивного пробития КЗ со сплошным и порошковым корпусом , а также КЗ, изготовленых по разным технологиям. Разработаны методические рекомендации по проектированию и изготовлению конструкций малогабаритных КЗ для скважинных перфораторов, разработаны и внедрены в производство конструкции малогабаритных КЗ различного функционального назначения, снаряжаемые ими малогабаритные скважинные кумулятивные перфораторы, усовершенствован серийный малогабаритный кумулятивный перфоратор и КЗ к нему.

In dissertation grounded rational parameters of small-sized shaped charges (SC) for downhole perforators with powder cumulative linear (CL), made for technologies of one-sided cold-press, at which effective cumulative strike-through is provided with formation of holes of necessary geometrical configuration without the change of other parameters of construction of SC. Conformities to law of influence of sizes and form of grains of powder material, and also porosity and acoustic inflexibility of material pressed from it on technology of one-sided cold-press of CL, technologies of making on efficiency of cumulative strike-through. Possibility of application of engineering method of L. P. Orlenko is proved for the calculation of speed of the head parts of the cumulative jet, which formed from powder CL. Methodical recommendations are developed from planning and making of constructions of small-sized SC for downhole perforators. Small-sized SC and also downhole cumulative perforators, which equipped by them are developed, improved and applied in industry.