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Tab.1 Underwater Explosion Peak Pressures of Charges and Perforators 试验 射孔弹或炸药 爆炸超压（MPa） 序号 装药类型 炸药质量/g 0.6m 0.8m 0.8m 1 HMX 炸药柱（裸药柱） 25 25.418 17.032 18.388 2 HMX 炸药柱（裸药柱） 25 24.373 20.013 17.68 3 HMX 炸药柱（裸药柱） 32 26.253 21.618 21.994 4 HMX 炸药柱（裸药柱） 32 27.855 20.013 19.661 5 73型(1 个，带射孔枪) 18 15.181 12.102 12.013 6 73型(1 个，带射孔枪) 18 16.017 10.774 11.73 7 73型(1 个，带射孔枪) 18 15.181 12.364 - 8 73型(3 个，带射孔枪) 54 / 14.543 14.358 9 89型(1 个，带射孔枪) 25 17.967 13.427 12.144 10 89型(1 个，带射孔枪) 25 18.245 13.017 13.7 11 89型(1 个，带射孔枪) 25 17.618 12.412 13.478 12 89型(3 个，带射孔枪) 75 22.284 20.373 17.256 13 102型(1 个，带射孔枪) 32 19.359 15.688 - 14 102型(1 个，带射孔枪) 32 22.981 15.458 16.216 15 102型(1 个，带射孔枪) 32 22.423 16.212 15.508 16 102型(3 个，带射孔枪) 96 37.117 21.847 24.328 注：“/”表示射孔弹误起爆或传感器线路短路，未采集到相关数据；“-”表示所采集到数据信号异常。 155 试验测量结果表明：在射孔枪中同时安装3 枚射孔弹，顺序起爆后，相同位置上通过同 一压力传感器采集到的爆炸超压比单枚射孔弹爆炸时的要略大些，但并不是成倍数增加的。 因此，多枚射孔弹在井下被顺序引爆后，在某一时刻和某一确定位置，其井下射孔剩余能量 只存在部分叠加，叠加程度与射孔弹间隔距离、引爆间隔时间射孔弹相位等因素有关。 160 2.3 试验测量结果验证 本文试验测量中射孔弹主装炸药类型为HMX，因此，HMX 水下爆炸冲击波超压峰值 式中，QH 为HMX 炸药的理论爆热；QT 为TNT 炸药的理论爆热。这里分别取[11]：QH=6188 165 kJ/kg；QT= 4573 kJ/kg。因此，可以利用公式（5）计算出18g、25g 和32g 的HMX 炸药装 药在距离爆炸中心0.6m 和0.8m 不同位置上的水下爆炸超压峰值，并与试验测量结果进行对 比，见表2。 表2 计算结果和试验测量结果 170 Tab.2 Computation and Test Results 炸药装药 0.6m 处爆炸超压/MPa 0.8m 处爆炸超压 /MPa 质量/g 理论计算值 试验测量值 相对误差 /% 理论计算值 试验测量值 相对误差 /% 18 22.974 16.598 25 26.000 24.895 4.25 18.784 18.278 2.69 32 28.533 27.054 5.18 20.615 20.821 -1.0 注：“空白”表示未进行相关试验测量。 从表2 可以看出，在不同质量（25g 和32g）的HMX 炸药装药，在距离爆炸中心0.6m 和0.8m 的位置上，其试验测量值与理论计算值符合较好，最大相对误差仅为5.18%；距离 175 爆炸中心越远，其试验测量值与理论计算值越接近。因此，本文所制定的水下爆炸能量测试 方案是科学和可行的，其测量结果也是可信的。 2.4 射孔剩余能量当量炸药质量的确定 通过实验研究获得了射孔弹（在射孔枪中）在水下爆炸后产生的冲击波压力峰值，应用 公式（3）和公式（5）计算出产生该爆炸超压的当量炸药装药质量，见表3（表中的当量炸 180 药质量是由相关数据计算获得的平均值）。根据能量等效原理知：表3 中对应的当量质量的 HMX 或TNT 炸药装药所具有的能量应与对应型号的单个射孔弹的井下射孔剩余能量相等。 因此，当量质量的HMX 或TNT 炸药装药在井下爆炸后，所产生的瞬时压力波（压力场） 对测试管柱、封隔器和套管产生的冲击效应等效为对应型号射孔弹（在射孔枪中爆炸）在射 孔完井时对它们产生的冲击效应。 185 将射孔弹井下爆炸剩余能量的HMX 当量质量与射孔弹的主装炸药质量（炸药为HMX） 的比值定义为Q。实际上，Q 同样表征了单个射孔弹的井下射孔剩余能量与其炸药装药总能 量之间的百分比关系。从表3 中可以看出，三种不同类型射孔弹，虽然炸药类型相同（均为 HMX），但其Q 值却是不同的。这与文献[7]的观点是一致的。 190 表3 射孔剩余能量的TNT 当量和HMX 当量 Tab.3 TNT Equivalent and HMX Equivalent of the Perforation Remnant Energy 试验类型 射孔弹类型 HMX 装药质量/g TNT 当量质量/g HMX 当量质量/g Q/% 73 18 9.17 6.78 37.67 带射孔枪 89 25 12.72 9.40 37.60 102 32 21.05 15.55 48.59 目前，在射孔完井施工中，常用的射孔弹及射孔枪的类型和种类是比较有限的。因此， 可以应用水下爆炸能量法及Cole 公式对其进行全面的试验研究，获得其井下射孔剩余能量 195 的当量炸药质量及其Q 值，准确地预测出射孔完井时射孔弹爆炸后再射孔段产生的瞬态压 力场的强度及其对测试管柱、封隔器和套管的冲击破坏效应，为射孔方案设计和施工提供技 术支持和理论指导。 3 结论 (1) 对射孔弹井下爆炸作用效果和射孔弹主装炸药爆炸能量转换过程进行了理论分析， 200 结果表明：射孔弹井下爆炸剩余能量是导致测试管柱、封隔器和套管发生损坏或失效的能量 源头； (2) 当只关注射孔弹井下爆炸后的瞬时压力场及其对测试管柱、封隔器和套管的冲击破 坏效应时，可以将射孔完井作业过程简化为普通炸药装药在射孔液中的爆炸过程。 (3) 根据能量等效原理，应用炸药装药水下爆炸能量法和Cole 公式，对三种常用的高温 205 型射孔弹进行实验研究，获得了其井下射孔剩余能量的当量炸药质量。 原创学术论文网Tag：代写论文 职称论文发表 代发论文 代写工程论文 |
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