Файл: Определение глубины вскрытия пулевыми перфораторами.pdf

Корпусные кумулятивные перфораторы бывают многократного и одноразового использования. Кумулятивные перфораторы многократ- ного использования имеют прочный, толстостенный, рассчитанный на
40-50 залпов, корпус с отверстиями, размещёнными против зарядов и пе- рекрываемыми герметизирующими пробками. Заряды невелики и плот- ность заряжания небольшая, что снижает опасность повреждения ко- лонны и цементного кольца при перфорации. Для возбуждения взрыва у перфораторов, спускаемых в скважину на кабеле, применяются взрывные патроны предохранительного действия, не срабатывающие при попада- нии жидкости в перфоратор. Корпусные кумулятивные перфораторы од- норазового использования представляют собой прочную герметизиро- ванную трубу, где размещены заряды и средства взрывания. Такие куму- лятивные перфораторы в сравнении с кумулятивными перфораторами многократного применения несут больший заряд, обеспечивая лучшую пробивную способность выстрела. Кумулятивные перфораторы однора- зового использования, корпус которых усилен стальными втулками, при- меняют при давлениях до 150 МПа в сверхглубоких скважинах. Особый тип – перфоратор, спускаемый на насосно-компрессорных трубах. Такие кумулятивные перфораторы дают возможность проводить вскрытие пла- ста на депрессии, поскольку оборудование позволяет заменить при пер- форации раствор на более лёгкую жидкость – воду или нефть, исключив при этом опасность возникновения фонтана благодаря герметизации устья и засорение пласта частицами глинистого раствора.
Бескорпусные кумулятивные перфораторы различаются по карка- сам – извлекаемому или неизвлекаемому. Заряды, по величине равные зарядам корпусных кумулятивных перфораторов одноразового примене- ния одинакового диаметра, у бескорпусных кумулятивных перфораторов размещаются в индивидуальных оболочках из стекла, ситалла, керамики, пластмассы, сплавов алюминия и др. Бескорпусные кумулятивные пер- фораторы высокопроизводительны, позволяют опускать в скважину до нескольких сотен зарядов, хорошо проходят в искривлённых скважинах.
К недостаткам, кроме сильного фугасного действия, можно отнести боль- шое количество осколков оболочек зарядов (например, из сплава алюми- ния), засоряющих ствол после взрыва.
Кумулятивные перфораторы различаются также размерами, величи- ной и конструкцией заряда и каркаса, давлением и температурой приме- нения, которую определяет термостойкость взрывчатых веществ и средств взрывания.
Кумулятивный эффект (рис. 7.3, 7.4, 7.5)заключается в придании направленности взрыву за счет того, что передняя часть заряда ВВ вы- полняется в форме воронки. Воронка способствует тому, что взрывная

волна и поток частиц идут не параллельно, а фокусируются в одной
точке. В этой точке – фокусе, мощность взрыва максимальна и очень вы- сока (относительно массы и количества заряда). Поэтому кумулятивные припасы имеют "вытянутый" вид, хотя сам заряд составляет примерно треть от длины боевой части припаса, и сделано это для того и с таким расчетом, чтобы снаряд остановился и разорвался на определенном рас- стоянии от брони или любого другого препятствия. В настоящее время нет брони, способной выдержать кумулятивный взрыв, поэтому всякими методами броню защищают, например, накидывают на нее разный хлам
– ящики, проволоку и т. д. (т. к. подрыв заряда раньше времени сводит на "нет" всю эффективность кумуляции).
Рис. 7.3. Этапы взрыва кумулятивного заряда:
1 – заряд;2 – детонатор; 3 – облицовка; 4 – пробиваемая преграда; 5 –
фронт детонационной волны; 6 – продукты детонации;7 – начало
формирования кумулятивной струи; 8 – струя пробивает преграду;
9 – струя оторвалась и пробила преграду

Рис. 7.4. Последовательные стадии разрушения металлической обо-
лочки и формирования кумулятивной струи (получены методом импульс-
ной рентгенографии):
а – коническая оболочка перед разрушением; б – начало разрушения –
детонационная волна достигла вершины конуса; в – образование струи
(через 4,8 мксек после окончания детонации); г – металлическая струя через
22,5 мксек после окончания детонации заряда
Рис. 7.5. Фотография разрушения, произведённого в стальной мишени
действием заряда с кумулятивной выемкой:
а – без металлической облицовки; б – с металлической облицовкой;
в – действием сплошного заряда

Глубина канала, пробиваемая пулейв горной породе, находится из эмпирической формулы [4]
2
,
K
n
п
V
l
k m
d
= 

(7.1) где k – коэффициент, зависящий от физико-механических свойств пород
(таблица 7.2);
l
К
– глубина канала, см;
m
n
– масса пули, г;
d
n
– диаметр пули, см; (d
n
= 2,0  2,5 см);
V – скорость встречи пули с цементом и породой, м/с.
Таблица 7.2
Значение коэффициента k от наименования пород
Наименование пород
Предел прочности пород на сжатие, МПа
k ∙10
-3
Песчаники и известняки: крепкие средние пластичные мягкие
60–80 30–60 15–30 10–15 0,5–0,7 0,7–1,5 1,5–3,0 30…50
Цементы: прочные средние слабые
15–30 10–15 5–15 1,5–3,0 3,0–5,0 5,0–9,0
Скорость встречи пули с цементом и породой
(
)
0,5 0
3 2
10
,
k
n
E
E
V
m
−
− 


=





(7.2) где Е
0
– энергия пули со стенкой обсадной колонны, Дж;

Е
k
– потеря энергии при пробивании стенки обсадной колонны,
Дж.
2 3
0 0
0,5 10 ,
n
E
m V
−
=



(7.3) где
2 0
V
– скорость встречи пули со стенкой обсадной колонны, м/с.
Потеря энергии пули при пробивании колонны определяется из уравнения
1,5 1,4 27
,
K
b
п
k
E
d
b


=
 

(7.4)

где

b
– временное сопротивление разрыва материала колонны, Мпа
(табл. 7.3);
b
k
– толщина стенки колонны, м;
Таблица 7.3
Значения временного сопротивления разрыва материала колонны в за-
висимости от группы стали
Группа стали
С
D
K
E
Л
М
Р
Т

b
, МПа
550 650 700 750 800 900 1100 1000
Контрольные вопросы для проверки и самопроверки

1. Какие требования предъявляют к кумулятивным перфораторам?
2. От чего зависит длина канала, пробиваемого кумулятивной струей?

3. Какие типы кумулятивных перфораторов вы знаете?