Simulation of the cumulation process to determine the thickness and deflection of the segmental cladding of the perforator charge, providing maximum penetration depth
Keywords:
computer simulation, shaped charge with segmental lining, penetration depth, copper lining thicknessAbstract
In oil wells, explosive energy is widely used in the form of a cumulative jet that breaks through a channel. For perforation and blasting operations in oil wells, perforators based on shaped charges with segmental cladding are used. However, carrying out perforation and blasting operations is expensive and dangerous. Therefore, it is promising to carry out computer modeling of the cumulation process, which is cheaper and safer as compared to a full-scale experiment. Thus, to simulate a process characterized by short flow times, large deformations and displacements, partial or complete destruction of the material, it is promising to use the ANSYS AUTODYN applied software. This article, using modern information technologies (in ANSYS AUTODYN applied software), presents a developed and tested methodology for creating a computer model for accurate determining of breakdown effect of the cumulative charge of a perforator made of a mixed energy-saturated material of high power with segmental cladding along the depth of the channel in steel plate. A virtual experiment was carried out with a model of a shaped charge of a perforator to study the directional effect of an explosion. A comparative study of the results of computer modeling and a full-scale experiment on the penetration ability of shaped charges is presented. Using computational experiments, the influence of deflection and lining thickness on the penetration depth was established. During a computational experiment for a perforator charge, the effective values of the thickness and deflection of the segmental cladding of the perforator shaped charge were found.
References
Попов В.В. Прострелочно-взрывные работы в скважинах. Новочеркасск : ЮРГТУ, 2007. 213 с.
Кумуляция и ее использование во взрывной технике / В.Г. Хотин, И.И. Томашеевич, М.Т. Нгунен и др. М. : РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. 87 с.
Федоров С.В., Ладов С.В., Никольская Я.М. Сравнительный анализ формирования кумулятивных струй из конических и полусферических облицовок // Инженерный журнал: наука и инновации : электрон. науч.-техн. изд. 2018. № 1. URL : http://engjournal.ru/catalog/mech/mdsb/1720.html (Дата обращения: 01.02.2023).
Физика взрыва (в 2 т). Т. 2. / Л.П. Орленко, А.В. Бабкин, Ф.А. Баум и др. М. : Физматлит, 2004. 656 с.
Колпаков В.И. Математическое моделирование функционирования взрывных устройств // Наука и образование : элек-трон. науч. изд. 2012. № 2. URL : http://technomag.edu.ru/doc/334177.html (Дата обращения: 01.02.2023).
Компьютерное моделирование процесса вскрытия пласта с использованием кумулятивных зарядов / Б.П. Рыбакин, Н.Н. Смирнов, В.Д. Горячев и др. // Вестник кибернетики. 2018. № 3 (31). С. 9–18.
Воеводка А., Витковски Т. Моделирование формирования струи в линейных кумулятивных зарядах // Физика горения и взрыва. 2014. Т. 50. № 3. С. 130–136.
Моделирование образования кумулятивной струи модельного заряда // Моделирование и цифровые двойники : сайт. URL : https://www.cadfem-cis.ru/list/webinars/modelirovanie-obrazovanija-kumuljativnoj-strui-modelnogo-zarjada/?ysclid=lmzadvsloz163580729 (Дата обращения: 31.01.2023).
Мухутдинов А.Р., Ефимов М.Г. Основы применения ANSYS AUTODYN для решения задач моделирования быстро-протекающих процессов. Казань : КГТУ, 2016. 280 с.
Гапоненко Ю.А. Численное моделирование газовой кумуляции продуктов взрыва при детонации плоских параллельных зарядов // Вычислительные технологии. 2000. Т. 5. № 4. С. 31–39.
Мухутдинов А.Р., Ефимов М.Г., Вахидова З.Р. Численное моделирование процесса кумуляции зарядов с сегментными облицовками с применением пакета ANSYS AUTODYN // Нелинейный мир. 2020. Т. 18. № 4. С. 34–40.
Митков В.Е., Белин В.А., Шишков П.К. Разработка малочувствительного энергетического взрывчатого материала и создание из него режущих кумулятивных зарядов // Горн. информац.-аналит. бюл. 2022. № 5. С. 108–120.
Шилин П.Д. Моделирование кумулятивного эффекта в среде Ansys // Научный форум: Технические и физико-математические науки: сб. ст. по материалам XIII междунар. науч.-практ. конф. Москва, 2018. № 3 (13). С. 5–10.
Мухутдинов А.Р., Ефимов М.Г., Вахидова З.Р. Моделирование процесса кумуляции зарядов перфораторов при про-стрелочно-взрывных работах в скважинах // Автоматизация и информатизация ТЭК. 2022. № 4 (585). С. 20–24.
Исследования и математическое моделирование явлений, связанных с развитием и воздействием взрывов / В.А. Андрущенко, Е.Л. Ступицкий, Д.С. Моисеева и др. М. : РАН, 2020. 192 с.
Балаганский И.А., Мержиевский Л.А. Взрывные системы с инертными высокомодульными элементами. Новосибирск : НГТУ, 2016. 170 с.
Тарасов В.И., Янилкин Ю.В., Ведерников Ю.А. Трехмерное численное моделирование кумулятивных зарядов со звез-дообразной формой облицовки // Физика горения и взрыва. 2000. Т. 36. № 6. С. 180–185.
Мухутдинов А.Р., Ефимов М.Г., Вахидова З.Р. Определение прогиба сегментной облицовки заряда перфоратора при прострелочно-взрывных работах в нефтяных скважинах для обеспечения максимальной глубины пробития моделированием про-цесса кумуляции // Автоматизация и информатизация ТЭК. 2023. № 4 (597). С. 27–33.
ГОСТ 32162-2013. Вещества взрывчатые промышленные. Классификация. Введ. 2014–01–01. М. : Стандартинформ, 2014. 7 с.
ГОСТ 380-2005. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. Введ. 2008–07–01. М. : Стандартинформ, 2009. 11 с.
