射孔槍長度與耐壓能力關系分析

劉輝 連旭

摘 ?要：射孔槍的壓扁現象在射孔施工作業中會時有發生，壓扁程度嚴重時導致卡槍等事故。本文從力學理論的角度出發，分析127型無盲孔射孔槍長度與抗壓能力的關系，為射孔作業中槍體長度的選擇和進一步全面研究射孔槍的諸因素與耐壓的關系提供參考。

關鍵詞：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射孔器的性能，進而影響射孔效果，由于井下的作業環境和作業中產生的氣體壓力，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量的重要指標。目前的射孔槍多是根據用戶的需要制造出具有自己特點的射孔槍，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。

射孔槍的結構尺寸（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。同時，射孔槍耐壓性能的安全性應該從兩方面出發：其一是強度指標，與射孔槍材質存在密切關系;其二是穩定性指標，與結構密切相關。本文主要研究127型無盲孔射孔槍長度與耐壓能力的關系，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，槍管受壓與長度的關系。

1.2簡化模型

該問題可以簡化為圓柱型空腔管在環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，壁厚11㎜，外徑127㎜，長度1m～6m。32CrMo4基本力學性能為：彈性模型為210GPa，彈性模量0.3，屈服強度650 MPa。

環境壓力：以P為100 MPa、150 MPa和200 MPa分別進行計算。

1.3 計算過程

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

在ANSYS有限元軟件中，建立分析模型。進行1m-6m長空腔管結構線性靜力分析，每種結構考慮環境壓力為100 MPa、150 MPa和200 MPa的受力情況。計算結果如下表1-表6所示。

3 結 論

從上面的計算結果可以看出，對于32CrMo4材質的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。結論如下：

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

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，對象中間部位的等效應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系。

3）從表5—表6可以看出，大于5m的射孔槍，對象中間部位的等效應力和徑向變形比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，高級工程師， 1968年9月26日出生，1989年7月黑龍江大學光電物理專業，現在石油工業油氣田射孔器材質量監督檢驗中心從事射孔器材的耐溫耐壓檢驗。