劉輝 連旭

摘 ?要：射孔槍的壓扁現(xiàn)象在射孔施工作業(yè)中會(huì)時(shí)有發(fā)生，壓扁程度嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致卡槍等事故。本文從力學(xué)理論的角度出發(fā)，分析127型無盲孔射孔槍長度與抗壓能力的關(guān)系，為射孔作業(yè)中槍體長度的選擇和進(jìn)一步全面研究射孔槍的諸因素與耐壓的關(guān)系提供參考。

關(guān)鍵詞：射孔槍;長度;耐壓

引言

射孔槍是射孔器材的重要組成部分，其性能直接影響整個(gè)射孔器的性能，進(jìn)而影響射孔效果，由于井下的作業(yè)環(huán)境和作業(yè)中產(chǎn)生的氣體壓力，給射孔槍帶來了壓扁的可能性，使射孔槍的耐壓性能成為衡量其質(zhì)量的重要指標(biāo)。目前的射孔槍多是根據(jù)用戶的需要制造出具有自己特點(diǎn)的射孔槍，所以目前市場上的射孔槍千差萬別，種類繁多，射孔槍長度一般不超過6m。

射孔槍的結(jié)構(gòu)尺寸（壁厚與半徑）、長度、盲孔和熱等因素是射孔槍耐壓性的主要影響因素，但是目前沒有量化的指標(biāo)。同時(shí)，射孔槍耐壓性能的安全性應(yīng)該從兩方面出發(fā)：其一是強(qiáng)度指標(biāo)，與射孔槍材質(zhì)存在密切關(guān)系;其二是穩(wěn)定性指標(biāo)，與結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。本文主要研究127型無盲孔射孔槍長度與耐壓能力的關(guān)系，因此以特定的射孔槍（固定壁厚和半徑），忽略盲孔等因素，用ANSYS軟件分析1m-6m射孔槍，隨槍長度的增加，其承壓能力的變化。

1分 析

1.1 問題描述

為便于分析，以127型（壁厚定為11mm）無盲孔射孔槍為例進(jìn)行分析，射孔槍為圓柱型空腔管材，兩端封閉，射孔槍均勻受壓，分析射孔槍長度在1m到6m范圍內(nèi)，槍管受壓與長度的關(guān)系。

1.2簡化模型

該問題可以簡化為圓柱型空腔管在環(huán)境靜壓作用下變形問題，如圖1所示。

管材特性：以常用的32CrMo4為管材的材質(zhì)，壁厚11㎜，外徑127㎜，長度1m～6m。32CrMo4基本力學(xué)性能為：彈性模型為210GPa，彈性模量0.3，屈服強(qiáng)度650 MPa。

環(huán)境壓力：以P為100 MPa、150 MPa和200 MPa分別進(jìn)行計(jì)算。

1.3 計(jì)算過程

圓柱型空腔管在外加靜壓P作用下，當(dāng)P較小時(shí)，空腔管只產(chǎn)生線彈性變形。當(dāng)P較大時(shí)，空腔管有可能產(chǎn)生非線性變形，甚至產(chǎn)生大的塑性變形。

在ANSYS有限元軟件中，建立分析模型。進(jìn)行1m-6m長空腔管結(jié)構(gòu)線性靜力分析，每種結(jié)構(gòu)考慮環(huán)境壓力為100 MPa、150 MPa和200 MPa的受力情況。計(jì)算結(jié)果如下表1-表6所示。

3 結(jié) 論

從上面的計(jì)算結(jié)果可以看出，對(duì)于32CrMo4材質(zhì)的127型（壁厚為11mm）無盲孔射孔槍，耐壓能力隨長度的變化有一定的變化。結(jié)論如下：

1）由于該管材的屈服強(qiáng)度是650 MPa，所以從表1—表6可以看出該種射孔槍不能承受150 MPa以上的環(huán)境壓力，即以現(xiàn)在的射孔槍劃分等級(jí)，長度與壓力沒有關(guān)系。

2）從表1—表4可以看出，1m-4m的射孔槍承受相同壓力作用時(shí)，對(duì)象中間部位的等效應(yīng)力和徑向變形幾乎相同。即1m-4 m的射孔槍，長度與壓力完全沒有關(guān)系。

3）從表5—表6可以看出，大于5m的射孔槍，對(duì)象中間部位的等效應(yīng)力和徑向變形比4m以下的射孔槍稍大，而5m和6m射孔槍的承壓能力基本相同。即5m以上射孔槍承壓能力稍弱。

作者簡介：劉輝，男，高級(jí)工程師， 1968年9月26日出生，1989年7月黑龍江大學(xué)光電物理專業(yè)，現(xiàn)在石油工業(yè)油氣田射孔器材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心從事射孔器材的耐溫耐壓檢驗(yàn)。