RU179027U1

RU179027U1 - Композиционная порошковая облицовка сложной формы для кумулятивных зарядов

Info

Publication number: RU179027U1
Application number: RU2018105281U
Authority: RU
Inventors: Амир Рахимович Арисметов
Original assignee: Амир Рахимович Арисметов
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2018-04-25

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазовой добывающей промышленности и предназначена для использования в кумулятивных зарядах для прострелочно-взрывной аппаратуры, конкретно предложена эффективная облицовка кумулятивных зарядов.Задача создания полезной модели: увеличение глубины пробития при одновременном уменьшении содержания вольфрама в облицовке.Решение указанной задачи достигнуто в композиционной порошковой облицовке сложной формы для кумулятивных зарядов, выполненной из порошковой композиции, уложенной между внутренней и внешней стенками, содержащей высокоплотный компонент и связующее вещество, состоящей из трех участков: криволинейного участка, входящего в гнездо разрывного заряда, линейного участка и радиусного участка, тем, что криволинейная поверхность на высоте от 1/2 до 1/3 от общей высоты Нкумулятивного снаряда переходит в линейный участок, углы наклона внутренней и внешней стенок которого отличаются на 2-3 градуса, линейный участок сопрягается с радиусным участком с относительным радиусом кривизны:R/D=(5,1-5,75),где R - радиус кривизны,D- диаметр основания кумулятивного заряда.Общая высота Нкумулятивного заряда может быть выполнена из условия соблюдения соотношения:H/D=1,0-1,1,где: Н- общая высота кумулятивного заряда,D- диаметр основания кумулятивного заряда.Порошковая композиция может содержать от 25-35% высокоплотного компонента.В качестве высокоплотного компонента может быть применен порошок вольфрама.В качестве связующего вещества может быть применена медь.4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Полезная модель относиться к нефтегазовой добывающей промышленности и предназначена для использования в кумулятивных зарядах для прострелочно-взрывной аппаратуры, конкретно предложена эффективная облицовка кумулятивных зарядов.

При проведении прострелочно-взрывных работ в скважинах используются кумулятивные заряды. Одним из основных элементов в конструкции заряда является облицовка. Форма и материал, из которого сделана облицовка, определяет основные характеристики кумулятивного заряда, диаметр отверстия и глубину пробития.

Основная задача при разработке кумулятивных зарядов: увеличение их пробивной способности. Для зарядов типа "ГП - глубокое пробитие", используются композитные порошковые облицовки. Основными характеристиками, определяющими эффективность перфорации, является длина канала, формируемая кумулятивной струей, которая зависит от формы и состава композитного материала.

Известна облицовка кумулятивного заряда по патенту РФ №3227307, МПК F42B 1/032, опубл. 10.05.2008 г.

Эта облицовка выполнена однослойной из порошкового материла, в состав которого входят медь и свинец. Эта классическая облицовка, сформированная из многокомпонентной порошковой шихты показана на фиг. 1 и 2.

Обозначения:

D_к - диаметр калибра кумулятивного заряда,

Н_общ - общая высота облицовки,

α_внеш - внешний угол наклона стенок облицовки,

α_внутр - внутренний угол наклона стенок облицовки.

Рассмотрим более подробно классическую облицовку простой формы, показанную на фиг. 1 и 2.

Внутренняя поверхность облицовки соприкасается с осесимметричной шашкой разрывного кумулятивного заряда, угол раскрытия таких облицовок составляет примерно от 40-45 градусов, угол внутренней поверхности отличается от угла внешней поверхности на 2-3 градуса. Для увеличения пробития, при использовании простой формы облицовки, многие кампании добавляют вольфрамовый порошок не менее 65-80%. С увеличением процента содержания вольфрамового порошка, угол раскрытия сокращается до минимума, внешний и внутренний углы уравниваются. Это связано с тем, что изменения толщины вдоль образующей, при большой разнице в углах, может привести к ее разрушению. Увеличение содержания вольфрамового порошка приводит к удорожанию кумулятивного заряда, при этом, увеличивая глубину пробития, мы не получаем повышения эффективности самой перфорации. Последние исследования показывают, что стенки канала закупориваются остатками шихты и породы, которая устремляется вверх по каналу, но встречная кумулятивная струя не дает выйти остаткам на поверхность, так как диаметр канала в среднем значении составляет порядка 4-5 мм. Это приводит к снижению проницаемости канала на 70-80%. Некоторые кампании уменьшают количество вольфрамового порошка или вообще его не используют. Простая форма облицовки, показанная на фиг. 1, имеет минимальной объем, поэтому без вольфрамового порошка резко снижается пробитие на 40-50%. Это связано с тем, что часть объема шихты кумулятивной струи "намазывается" на поверхность канала, которая имеет пористую структуру. Снижается объем и масса кумулятивной струи, что приводит к снижению пробития.

Недостаток: относительно низкая глубина пробития кумулятивного заряда.

Известна композиционная порошковая облицовка по патенту РФ на полезную модель №174806, МПК F46B 1/32, опубл. 02.11.2002 г., прототип.

Эта облицовка кумулятивного заряда содержит свинец и высокоплотный порошок, при этом облицовка выполнена многослойной и содержит внутренний низкоплотный слой и внешний высокоплотный слой, при этом высокоплотный слой сосредоточен на внешней стороне облицовки, а в качестве высокоплотного порошка использован вольфрам в количестве от 80 до 90 мас. %.

Недостатки: большое содержание дорогостоящего вольфрама, недостаточная глубина пробития кумулятивного заряда и сложность изготовления оболочки.

Задача создания полезной модели и технический результат: увеличение глубины пробития при одновременном уменьшении содержания вольфрама в облицовке.

Решение указанной задачи достигнуто в композиционной порошковой облицовке сложной формы для кумулятивных зарядов, выполненной из порошковой композиции, уложенной между внутренней и внешней стенками, содержащей высокоплотный компонент и связующее вещество, состоящей из трех участков: криволинейного участка, входящего в гнездо разрывного заряда, линейного участка и радиусного участка, тем, что криволинейная поверхность на высоте от 1/2 до 1/3 от общей высоты Н_общ кумулятивного снаряда переходит в линейный участок, углы наклона внутренней и внешней стенок которого отличаются на 2-3 градуса, линейный участок сопрягается с радиусным участком с относительным радиусом кривизны:

R/D_к=(5,1-5,75),

где R - радиус кривизны,

D_к - диаметр основания кумулятивного заряда.

Общая высота Н _общ кумулятивного заряда может быть выполнена из условия соблюдения соотношения:

Н_общ/D_к=1,0-1,1.

где: Н_общ - общая высота кумулятивного заряда,

Порошковая композиция может содержать от 25-35% высоко плотного компонента.

В качестве высокоплотного компонента может быть применен порошок вольфрама.

В качестве связующего вещества может быть применена медь и другие металлы.

Сущность полезной модели поясняется на чертежах (фиг. 1-5), где:

- на фиг. 1 приведен чертеж прототипа кумулятивного заряда,

- на фиг. 2 приведен вид А,

- на фиг. 3 приведен чертеж заявленного кумулятивного заряда,

- на фиг. 4 приведена схема пробития бетонной плиты кумулятивным зарядом (прототип),

- на фиг. 5 приведена схема пробития бетонной плиты заявленным зарядом.

Работа кумулятивного заряда

Рассмотрим, с точки зрения физики процесса, облицовку сложной формы, которая показана на фиг. 3. Такая облицовка имеет рупорообразную форму, состоящую из трех участков (высотой H₁, Н₂ и Н₃): криволинейного участка 1, линейного участка 2 и радиусного участка 3.

Криволинейный участок 1, который входит в гнездо разрывного заряда, имеет криволинейную поверхность с высотой примерно 1/2 - 1/3 от общей высоты Н _общ,, далее идет линейный участок 2, где внутренний α _внутр и внешний α _внеш углы отличаются на 2-3 градуса.

α _внутр=40…45°

α _внеш=α _внутр - (2…3)°.

Линейный участок 2 сопрягается с радиусным участком 3 с радиусом кривизны R=(5,1-5,75)D_к.

Такая облицовка с криволинейной образующей расширяет возможности управления длиной кумулятивной струи и градиентом скорости по ее длине.

Касательные, проведенные к образующей (фиг. 3) показывают, как меняется угол р относительно оси облицовки.

У вершины угол β₂ минимальный, скорость струи максимальная, у основания угол β₁ максимальный, эта часть облицовки имеет наибольшее фокусное расстояние, масса облицовки максимально уходит в струю, при этом образуется канал большего диаметра.

Рекомендуемое значение диапазонов углов наклона касательных (фиг. 3):

β₁=60°…75°,

β₂=20°…30°.

На фиг. 4 приведена схема пробития бетонной плиты кумулятивным зарядом (прототип), а на фиг. 5 - кумулятивным зарядом с заявленной облицовкой.

Пробитие приближается к нижнему порогу пробития кумулятивных зарядов с использованием высокоплотных компонентов. Остатки шихты и породы свободно расходятся с кумулятивной струей, поэтому канал закупоривается минимально в пределах 15-17% (фиг. 5, красный цвет). Поэтому эффективность перфорации значительно повышается. Такую облицовку можно использовать как матрицу для многослойной порошковой облицовки или возможно использовать небольшой процент высокоплотного компонента в пределах 25-35%. Это повышает пробитие до уровня, когда в облицовке простой формы процент содержания высокоплотного компонента не мене 65-70%.

Применение полезной модели позволило при небольшом содержании высокоплотного компонента обеспечить пробитие как при его высоком содержании.

Claims

1. Композиционная порошковая облицовка сложной формы для кумулятивных зарядов, выполненная из порошковой композиции, уложенной между внутренней и внешней стенками, содержащая высокоплотный компонент и связующее вещество, состоящая из трех участков: криволинейного участка, входящего в гнездо разрывного заряда, линейного участка и радиусного участка, отличающаяся тем, что криволинейная поверхность на высоте от 1/2 до 1/3 от общей высоты Н_общ кумулятивного снаряда переходит в линейный участок, углы наклона внутренней и внешней стенок которого отличаются на 2÷3 градуса, линейный участок сопрягается с радиусным участком с относительным радиусом кривизны:

R/Dк=(5,1÷5,75),

где R - радиус кривизны,

Dк - диаметр основания кумулятивного заряда.

2. Композиционная порошковая облицовка сложной формы для кумулятивных зарядов по п. 1, отличающаяся тем, что общая высоты Н_общ кумулятивного заряда выполнена из условия соблюдения соотношения:

Н_общ/D_к=1,0÷1,1,

3. Композиционная порошковая облицовка сложной формы для кумулятивных зарядов по п. 1, отличающаяся тем, что порошковая композиция содержит от 25÷35% высокоплотного компонента.

4. Композиционная порошковая облицовка сложной формы для кумулятивных зарядов по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве высокоплотного компонента применен порошок вольфрама.

5. Композиционная порошковая облицовка сложной формы для кумулятивных зарядов по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве связующего вещества применена медь.