陈华彬, 陈锋, 唐凯, 马峰, 陈建波, 李奔驰

(1.中国石油川庆钻探工程有限公司测井公司, 重庆 400021; 2.北京理工大学, 北京 100081)

0 引 言

射孔弹射孔过程中装药爆轰驱动金属药型罩向轴心压合,在轴心处发生高速碰撞,通过能量重新分配,产生超高速聚能金属射流和速度相对较低的杵体,作用于枪管、井液、套管和水泥环并在油气岩层形成通道。聚能射流是一种高塑性、高应变率的流体,聚能射流侵彻金属和岩层,碰撞点压力为1011Pa量级,这个压力级别,材料的强度[1]可以被忽略。

射孔弹除了聚能射流和杵体之外,装药本身在密闭空间内爆炸,产生爆炸强冲击波并伴有高温、高压爆轰产物[2]的急剧膨胀,通过聚能射流造成的射孔枪穿孔,在井液中形成冲击波,并经过复杂的耦合、叠加过程对套管[3]形成复杂的强冲击加载。装药结构本身的非对称性,使作用于套管的冲击载荷也不对称、非均匀。射孔作业则是上百发或数百发射孔弹的时序爆炸[4]和作用,高温高压[5]井况条件更苛刻,爆轰流场存在极为复杂和一定时间范围内的持续性耦合和叠加效应,增加了套管所受冲击载荷的复杂性,导致套管处于极为复杂的强冲击载荷作用下的复杂应力和应变状态。套管的复杂应力和应变状态体现在强冲击载荷直接作用的径向挤压、载荷振荡和环压联合作用下的径向拉伸以及载荷非均匀性导致的径向剪切和轴向弯曲等。

研究了射孔爆轰理论模型,开展射孔……