射孔枪泄压装置设计及强度安全性分析

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作者 李明飞 张丹鹏 +4 位作者 李必红 贺建磊 田斌 林立明 窦益华 《石油机械》 北大核心 2025年第8期60-65,共6页

射孔爆轰会产生高温高压气体,若压力超过枪身抗内压强度,会使射孔枪破裂,导致胀枪卡枪等事故。为防止射孔枪在高温高压气体下损坏,设计了一种活塞-弹簧式射孔枪泄压装置,可实现射孔枪泄压,保证射孔作业安全进行。泄压装置主要由泄压连... 射孔爆轰会产生高温高压气体,若压力超过枪身抗内压强度,会使射孔枪破裂,导致胀枪卡枪等事故。为防止射孔枪在高温高压气体下损坏,设计了一种活塞-弹簧式射孔枪泄压装置,可实现射孔枪泄压,保证射孔作业安全进行。泄压装置主要由泄压连接缸、泄压套、弹簧、活塞杆及密封圈组成,射孔枪内气体压力较高时,会推动活塞杆压缩弹簧,活塞杆大端面移动至泄压套上泄压孔处,气体经泄压孔流入油套环空,从而达到泄压目的。建立射孔枪泄压装置的三维有限元模型,分析泄压装置工作状态下的强度安全性。研究结果表明,常规工作压力下,泄压连接缸、泄压套和弹簧的最大等效应力分别为593.57、554.6、1 117.5 MPa,安全系数分别为1.28、1.37、1.23,说明射孔枪泄压装置满足强度安全性要求。研究的射孔枪泄压装置结构简单,安装容易,可重复使用,能有效起到泄压和缓冲作用,确保射孔作业安全进行。 展开更多

关键词 射孔爆轰 射孔作业 射孔枪 等效应力 泄压 强度分析 有限元

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基于VMD-HHT算法的油管输送射孔振动监测研究

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作者 鲁永辉 柴鹏 +4 位作者 冉增勇 刘帅 霍勇 杨伟 张馨尹 《石油物探》 北大核心 2025年第6期1172-1178,共7页

我国正不断加大非常规和深海油气资源的开发力度,此类油气资源的开采方式多以深井、超深井为主。在套管射孔完井作业过程中,由射孔弹爆炸引起的振动随井深的增加而明显衰减,导致此类井的射孔监测难度增大。提出了一种基于变分模态分解(V... 我国正不断加大非常规和深海油气资源的开发力度,此类油气资源的开采方式多以深井、超深井为主。在套管射孔完井作业过程中,由射孔弹爆炸引起的振动随井深的增加而明显衰减,导致此类井的射孔监测难度增大。提出了一种基于变分模态分解(VMD)的深井油管输送射孔振动监测方法。该方法采用高精度加速度振动传感器与高分辨率采集卡搭建井口振动信号采集系统,实现了对井口振动信号的有效采集。分析了井口振动信号的来源及其频率范围,采集了延长油田某水平井射孔作业时井口的振动信号,并对比了压力起爆油管输送射孔和电缆射孔这两种方式下井口振动信号的时域特征。采用VMD方法将压力起爆油管输送射孔的井口振动信号分解为7个不同频段的本征模态函数,并对各分量进行希尔伯特-黄变换(HHT),识别出了射孔信号和泵车加压信号。应用结果表明,该方法提取的射孔振动信号能够准确反映射孔振动特征,提高深井油管输送射孔振动监测的精度。 展开更多

关键词 变分模态分解 射孔监测 希尔伯特-黄变换 油管输送射孔 射孔枪

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单晶SiC微纳力学性能测试与材料去除机制的研究进展

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作者 敬谦 柴鹏 +1 位作者 耿宝龙 曹国立 《机械工程材料》 北大核心 2025年第7期8-15,共8页

单晶SiC是第三代半导体的核心材料,广泛应用于微/纳机电系统、传感器和柔性电子器件的组件制备。单晶SiC的微纳力学性能与宏观尺度下不同,表现出显著的尺寸效应,而且其硬度高、脆性强,导致微纳加工效率低、成本高、质量差。研究单晶SiC... 单晶SiC是第三代半导体的核心材料,广泛应用于微/纳机电系统、传感器和柔性电子器件的组件制备。单晶SiC的微纳力学性能与宏观尺度下不同,表现出显著的尺寸效应,而且其硬度高、脆性强,导致微纳加工效率低、成本高、质量差。研究单晶SiC的微纳力学性能与材料去除机制是实现高效、高精度微纳加工,进而提高器件功能性和可靠性的关键。总结了微纳力学性能测试方法,归纳了微纳加工材料去除机制类型,综述了试验与模拟研究微纳加工材料去除机制的研究进展,提出了单晶SiC微纳加工领域存在的问题,并对未来发展方向进行展望。 展开更多

关键词 微纳加工 脆塑转变 材料去除 力学行为 分子动力学 单晶SiC

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射孔作业全流程数字化平台设计与构建

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作者 杨伟 马涛 +3 位作者 王峰 许新 刘帅 张馨尹 《钻采工艺》 北大核心 2025年第4期109-116,共8页

传统射孔作业设计流程繁琐,且存在射孔枪设计重复性工作量大、枪串设计与器材链未建立链接、研发与作业效率低等难题,为了提高射孔作业工作效率以及提升全流程数字化程度,以油气井用射孔枪为点、枪串为线、射孔作业与企业管理为面,搭建... 传统射孔作业设计流程繁琐,且存在射孔枪设计重复性工作量大、枪串设计与器材链未建立链接、研发与作业效率低等难题,为了提高射孔作业工作效率以及提升全流程数字化程度,以油气井用射孔枪为点、枪串为线、射孔作业与企业管理为面,搭建了射孔作业全流程数字化平台。文章详细阐述了该平台从设计、构建到应用的全过程,并实现了串联射孔器材设计、质量管理、枪串设计、库房管理、射孔施工作业全流程的管理。其中,射孔枪设计与质量管理系统兼顾了特征驱动建模和案例推理的技术优势;射孔枪串设计与器材链管理系统应用最大覆盖率理论,实现了射孔枪串自动设计、器材动态管理和智能辅助运营决策;射孔枪设计系统知识库能够自动提取射孔枪模块化特征,新型案例不断充实知识库,形成知识的良性循环。该平台投入应用之后,实现了射孔枪在线自动设计,显著缩短了产品研发周期,将一套图纸的平均设计时间由7 d缩短为3 h,同时满足了射孔枪串设计与运营决策管理的数字化交互需求,提高了企业的运营效率。 展开更多

关键词 射孔枪设计 射孔器材管理 射孔枪串设计 数字化平台

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弹间干扰对聚能射流成型及射孔穿深的影响规律 被引量：1

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作者 李明飞 邱金平 +6 位作者 刘军严 张伟 陈超峰 江武 王峰 李必红 窦益华 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期144-153,共10页

射孔是油气开采过程中的重要一环,射孔间距是影响射流成型效果和穿深的主要参数之一,相邻两射孔弹之间会产生弹间干扰,进而影响射流质量和穿深。为探究弹间距对弹间干扰的影响规律,利用LS-DYNA软件,结合ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)... 射孔是油气开采过程中的重要一环,射孔间距是影响射流成型效果和穿深的主要参数之一,相邻两射孔弹之间会产生弹间干扰,进而影响射流质量和穿深。为探究弹间距对弹间干扰的影响规律,利用LS-DYNA软件,结合ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)算法进行算子分离,实现了单元边界的质量、内能和动量的穿透,并以某油田井下射孔为例,建立了射孔弹—射孔枪—套管—水泥环三维模型,分析了弹间干扰对射流成型和射孔穿深的影响规律。研究结果表明:①弹间干扰降低了射孔弹总能量转化为射流能量的效率:弹间距为5.0 mm时,临近射孔弹射流能量转化率减少0.31%,射流轴向速度减小39 m/s,径向速度增大20 m/s;弹间距为3.5 mm时,临近射孔弹射流能量转化率减少2.21%,射流轴向速度减小130 m/s,径向速度增大111 m/s。②弹间干扰减小了对穿深有效的轴向速度,增加了无效的径向速度,径向速度的增大影响射流质量,使得射流趋向发散,降低射孔穿深。③数值模拟结果揭示,随着相位角的减小,射流线之间的距离减小,弹间干扰加强,有效能量转化降低,射孔穿深降低。结论认为,该规律认识给出了弹间干扰对射流成型和射孔穿深的量化影响,可为合理优化射孔孔密和提高射孔弹穿深提供理论依据。 展开更多

关键词 弹间干扰 弹间距 射流成型 射流速度 穿深 射流质量 相位角 起爆延时

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耐高温起爆药高氯酸-三乙烯二胺合铵的性能表征 被引量：1

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作者 张梦瑶 倪德彬 +3 位作者 彭加斌 于国强 陈丽 刘江 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1010-1015,I0002,共7页

以三乙烯二胺、高氯酸铵、高氯酸为原料合成了高氯酸-三乙烯二胺合铵(DAP-4);采用元素分析、扫描电镜、X射线衍射对该化合物的结构进行了表征,采用DSC、TG等对其物理性能、热性能、感度性能、安定性、爆热、比容、起爆性能、相容性等进... 以三乙烯二胺、高氯酸铵、高氯酸为原料合成了高氯酸-三乙烯二胺合铵(DAP-4);采用元素分析、扫描电镜、X射线衍射对该化合物的结构进行了表征,采用DSC、TG等对其物理性能、热性能、感度性能、安定性、爆热、比容、起爆性能、相容性等进行了测试和评估。结果表明,DAP-4密度为1.839g/cm^(3),晶体密度为1.923g/cm^(3);吸湿性和耐热性均较好;真空安定性合格;撞击感度为21.5cm,摩擦感度为56%,火焰感度为7.8cm,热丝感度为527.0mA,静电不发火,安全性较好;爆热为6194J/g;250mg的DAP-4能够起爆RDX;DAP-4与TNT、PYX、KClO_(4)、XM-19镍基合金均相容,与RDX、HNS、T10钢、0Cr18Ni9不锈钢、B19M白铜、5A02铝材、2A12-T4铝材、黄铜、铁镍钴玻封合金均不相容。 展开更多

关键词 应用化学 高氯酸-三乙烯二胺合铵 DAP-4 耐高温起爆药 钙钛矿含能材料 耐热炸药

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超聚能射流成型特性数值模拟研究 被引量：1

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作者 王喜 田斌 +2 位作者 王峰 李必红 杨佳乐 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期253-258,共6页

为研究超聚能射流成型规律,利用LS-DYNA软件对不同药型罩结构下射流成型过程进行了数值模拟,对比分析了超聚能射流与聚能射流成型速度、延展性能以及药型罩微元动能分布规律。结果表明,聚能射流和超聚能射流均是由药型罩内表面不断向中... 为研究超聚能射流成型规律,利用LS-DYNA软件对不同药型罩结构下射流成型过程进行了数值模拟,对比分析了超聚能射流与聚能射流成型速度、延展性能以及药型罩微元动能分布规律。结果表明,聚能射流和超聚能射流均是由药型罩内表面不断向中间挤压形成,超聚能药型罩形成的射流具有更好的延伸性和射流头部速度,但是超聚能射流初步成型后射流头部速度明显降低约5.8%;相比于锥形聚能药型罩,改进后的超聚能药型罩射流成型后延伸性能提高约60.6%,射流头部速度提高约29.2%;超聚能药型罩射流成型过程中,辅助药型罩动能最小,主药型罩内表面中下部分形成的射流动能最大。 展开更多

关键词 聚能射流 超聚能射流 药型罩 数值模拟 LS-DYNA

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Al/PTFE活性材料弹丸冲击/爆燃行为数值模拟研究 被引量：10

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作者 肖建光 谢志渊 +2 位作者 王岩鑫 王钊 聂政元 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期223-232,共10页

针对活性材料冲击/爆燃释能行为的定量研究问题,基于AUTODYN软件的二次开发功能,编写了适用于活性材料的状态方程、点火模型及整体反应度计算子程序,实现了对活性材料弹丸在高速侵彻过程中爆燃反应行为的数值模拟.通过对Al/PTFE活性材... 针对活性材料冲击/爆燃释能行为的定量研究问题,基于AUTODYN软件的二次开发功能,编写了适用于活性材料的状态方程、点火模型及整体反应度计算子程序,实现了对活性材料弹丸在高速侵彻过程中爆燃反应行为的数值模拟.通过对Al/PTFE活性材料弹丸高速碰撞2024铝合金间隔靶板的数值模拟,得到了碰撞过程中活性破片的形貌演化规律,以及粒子反应度、温度、压力等参量随时间的变化曲线,进而实现了对活性材料冲击/爆燃释能行为的定量分析.结果表明,反应度随时间的变化趋势与试验中活性材料弹丸释能发光的变化趋势一致,温度计算与先前试验结果相符,说明该数值模拟方法可以很好地反映Al/PTFE活性材料弹丸在高速撞击过程中的冲击/爆燃释能过程. 展开更多

关键词 活性材料 冲击/爆燃行为 能量释放 数值模拟 定量研究

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钨粉颗粒形貌对钨铜合金药型罩破甲性能的影响 被引量：1

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作者 李哲雨 李尚杰 +3 位作者 李必红 王峰 同剑 苏红辈 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2021年第4期94-99,共6页

为了研究钨粉形貌对钨铜合金药型罩破甲性能的影响,采用了4种不同颗粒形貌的钨粉,利用机械合金化法和冷等静压旋压工艺制备钨铜合金药型罩,并对钨铜合金药型罩射孔弹进行了地面静破甲穿钢靶试验,通过试验分析钨粉形貌对钨铜合金药型罩... 为了研究钨粉形貌对钨铜合金药型罩破甲性能的影响,采用了4种不同颗粒形貌的钨粉,利用机械合金化法和冷等静压旋压工艺制备钨铜合金药型罩,并对钨铜合金药型罩射孔弹进行了地面静破甲穿钢靶试验,通过试验分析钨粉形貌对钨铜合金药型罩破甲性能的影响。结果表明:钨粉颗粒完整、形貌为多面体的钨粉,其松装密度达到9.564 g/cm^(3),制备的钨铜合金药型罩的破甲深度达到338.3 mm,破甲稳定性达到99.21%;而钨粉颗粒有缺陷、形貌为类球状的钨粉,其松装密度仅为7.142 g/cm^(3),制备的钨铜合金药型罩的破甲深度为288.1 mm,破甲稳定性为92.7%,分别下降了17.4%和7.6%。 展开更多

关键词 射孔弹 钨铜合金 颗粒形貌 穿深 性能

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聚能射流成型及侵彻机理数值模拟研究

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作者 田斌 魏领 +3 位作者 王喜 李必红 李尚杰 鲁坤 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期264-266,299,共4页

利用lsdyna对药型罩聚能射流成型过程及侵彻过程进行数值模拟分析,将药型罩分成多个部分并用不同颜色区分,通过药型罩不同部位颜色流动过程显示聚能射流的形成及连续性变化过程。结果表明,射流主要由药型罩内腔和药型罩底部外腔贡献的... 利用lsdyna对药型罩聚能射流成型过程及侵彻过程进行数值模拟分析,将药型罩分成多个部分并用不同颜色区分,通过药型罩不同部位颜色流动过程显示聚能射流的形成及连续性变化过程。结果表明,射流主要由药型罩内腔和药型罩底部外腔贡献的作用形成,杵体主要由药型罩外腔中上部分贡献的作用形成。在射流的成型过程中,药型罩从顶部到底部不断挤压叠合形成射流,射流头部由药型罩顶部内腔挤压成型,在射流的拉伸及侵彻过程中,射流头部被逐渐消耗并由后续射流补充,药型罩内腔中下部分对射流的拉伸及侵彻贡献最大。 展开更多

关键词 LS-DYNA 数值模拟 药型罩 侵彻 机理

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一种新型井间地震爆炸震源弹的研制与测试

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作者 魏领 鲁坤 +4 位作者 李必红 田斌 王喜 陈志伟 王雪艳 《爆破器材》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期33-39,共7页

采用数值模拟方法计算了两种不同装药结构的89型震源弹在10.0、21.0 mm和32.0 mm不同间隙下对套管的侵彻伤害程度,并对满足技术要求的方案进行地面模拟侵彻套管和震源枪模拟井试验。结果表明:在10.0 mm间隙下,数值模拟计算侵彻深度比试... 采用数值模拟方法计算了两种不同装药结构的89型震源弹在10.0、21.0 mm和32.0 mm不同间隙下对套管的侵彻伤害程度,并对满足技术要求的方案进行地面模拟侵彻套管和震源枪模拟井试验。结果表明:在10.0 mm间隙下,数值模拟计算侵彻深度比试验结果深1.7 mm;在21.0 mm和32.0 mm间隙下,数值模拟和试验的侵彻深度相同,说明了数值计算结果与试验结果吻合性较好。新设计的震源弹在震源枪身形成平均直径为22.3 mm的孔眼,满足向地层迅速释放爆炸能量、激发地震波且不损伤套管的要求。 展开更多

关键词 井间地震 爆炸震源 震源弹 间隙

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