Testing the effectiveness of multi-layer target penetration by linear shaped charges

• Autorzy: Habera Łukasz , Hebda Kamil

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.12.05

Warianty tytułu

PL

Badanie skuteczności przebijania celu wielowarstwowego przez liniowe ładunki kumulacyjne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Choć zjawisko kumulacji detonacyjnej jest dobrze znane i wykorzystywane w technice strzelniczej na całym świecie, to branża naftowa wciąż poszukuje jak najefektywniejszego sposobu perforacji odwiertów naftowych i gazowych. Wykorzystanie materiałów wybuchowych w ładunkach kumulacyjnych przeznaczonych do prac perforacyjnych zapewnia skuteczne połączenie hydrauliczne odwiertu ze złożem, ale wciąż pozostają lokalne negatywne skutki detonacji w postaci stref zmiażdżonych i zniszczonych wokół kanałów perforacyjnych. W niniejszym referacie zaproponowano nowe spojrzenie na sposób perforacji odwiertów. Pozostając w domenie materiałów wybuchowych, przedstawiono metodę perforacji opartej na wykorzystaniu liniowych ładunków kumulacyjnych, których działanie potęguje energia spalania propelantów. W referacie przedstawiono przebieg i rezultaty czterech testów strzałowych koncepcyjnego urządzenia perforująco-szczelinującego o roboczej nazwie Szczelinogenerator, którego głównym zadaniem jest przebicie wielowarstwowego zróżnicowanego materiałowo celu, jakim jest wgłębna konstrukcja odwiertu. Przedstawione badania poświęcone są skuteczności perforowania układu stal– woda–beton. W ich toku rozwiano obawy dotyczące braku jednoczesności zainicjowania wszystkich uzbrojonych ładunków i wystąpienia działań niszczących urządzenie jeszcze przed jego pełnym zadziałaniem. Potwierdziła się jednak hipoteza o konieczności gruntownej modernizacji ładunków liniowych, które w obecnej formie uwalniają zbyt dużą ilość energii poza oś działania strumienia kumulacyjnego. Przedmiotowe straty energii, po pierwsze, osłabiają działanie ładunku, po drugie, powodują zniszczenia rury korpusowej jako urządzenia nośnego poprzez wydatne rozdęcie i rozerwanie. Analiza przekrojów powstałych szczelin kumulacyjnych pozwala stwierdzić, że są one jednorodne i nie obserwuje się w nich znaczących zmian szerokości. Głębokości czy zasięgu szczelin na tym etapie pracy nie określono z powodu zniszczenia części betonowej modeli imitujących odcinki otworu wiertniczego. Przeprowadzone badania, zrealizowane w postaci czterech testów strzałowych, potwierdzają zdolność ładunków kumulacyjnych liniowych do skutecznego penetrowania celów o budowie wielowarstwowej.

Słowa kluczowe

EN

borehole perforation; linear shaped charges; propellants; gas fracturing

PL

perforacja odwiertów; ładunki liniowe; paliwa prochowe; szczelinowanie gazowe

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 12
• Strony: 919--928
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Habera Łukasz

• Oil and Gas Institute – National Research Institute

autor

Hebda Kamil

• Oil and Gas Institute – National Research Institute

Bibliografia

• Borkowski J., Wilk Z., Koślik P., Szymańczyk L., Zygmunt B., 2018. Application of sintered liners for explosively formed projectile charges. International Journal of Impact Engineering, 118: 91–97. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2018.04.009.
• Cheng X., Huang G., Liu C., Feng S., 2018. Design of a Novel Linear Shaped Charge and Factors Influencing its Perforation Performance. Applied Sciences, 8(10): 1863. DOI: 10.3390/app8101863.
• Frodyma A., Koślik P., 2016. Numerical analysis of shaped charges for igniting modified propellants. Nafta-Gaz, 10: 841–850: DOI:10.18668/NG.2016.10.09.
• Han Ch., Du M.H., Ference B., 2010. Effect of Shaped Charge Case Materials on Perforating Gun. International Oil and Gas Conference and Exhibition in China, Beijing, China. DOI: 10.2118/130477-MS.
• Ho J., Lough C.S., Mulligan P., Kinzel E.C., Johnson C.E. 2018. Additive Manufacturing of Liners for Shaped Charges. Solid Freeform Fabrication 2018. Proceedings of the 29th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium – An Additive Manufacturing Conference.
• Huanguo G., Yuanfeng Z., Qingbo Y., Chao G., Haifu W., 2019. Penetration behaviour of reactive liner shaped charge jet impacting thick steel plates. International Journal of Impact Engineering, 126: 76–84. DOI: 10.3390/ma12213486.
• Koślik P., Wilk Z., Frodyma A., Habera Ł., 2014. The split shot – simulation study and testing effectiveness of the new tool for regaining circulation in borehole. Nafta-Gaz, 12: 891–898.
• Saran S., Ayisit O., Yavus M.S., 2013. Experimental Investigations on Aluminium Shaped Charge Liners. Procedia Engineering, 58: 479–486.
• Shuai C., Wei-bing L., Xiao-ming W., Wen-jin Y., 2017. Penetration research of dual mode penetrator formed by shaped charge with wave sharper. Procedia Engineering, 173: 57–64. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.12.022.
• Wang Ch., Xu W.L., Yuen Ch. K., 2017. Penetration of shaped charge into layered and spaced-apart concrete targets. International Journal of Impact Engineering, 112: 193–206. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2017.10.013.
• Wenqi G., Jinxu L., Yao X., Shukui L., Ziying Z., Jin C., 2016. Comparison of penetration performance and penetration mechanism of W-Cu shaped charge liner against three kinds of target: Pure copper, carbon steel and Ti-6Al-4V alloy. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 60: 147–153. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2016.07.015.
• Xi B., Jinxu L., Shukui L., Cuicui L., Wenqi G., Tengeteng W., 2012. Effect of interaction mechanism between jet and target on penetration performance of shaped charge liner. Materials Science and Engineering A, 553: 142–148. DOI: 10.1177/1464420717753233.
• Zhao Z., Liu J., Guo W., Li S., Wang G., 2016. Effect of Zn and Ni added in W–Cu alloy on penetration performance and penetration mechanism of shaped charge liner. Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 54: 90–97. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2015.07.022.
• Zygmunt B., Wilk Z., Koślik P., 2014. On concept of sintered metallic liners for EFP charges. Problemy Mechatroniki, Uzbrojenie, Lotnictwo, Inżynieria Bezpieczeństwa, 5, 2(16): 63–76.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).