Моделирование гидрогазодинамических процессов и проектирование твердотопливных перфораторов
Диссертация
Один из наиболее перспективных способов перфорации заключается в воздействии на материал обсадной трубы струей высокотемпературного потока продуктов сгорания, образующихся при сгорании жидкого топлива или заряда твердого топлива. При этом возможна подача в зону воздействия на материал колонны абразивных частиц, которые усиливают режущее действие струи. В результате воздействия продуктов сгорания… Читать ещё >
Содержание
- Принятые обозначения
- Глава 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МАССОГАБАРИТНЫЙ АНАЛИЗ ТВЕРДОТОПЛИВНОГО ПЕРФОРАТОРА
- 1. 1. Формулирование технического задания для проектирования перфоратора
- 1. 2. Выбор рабочего давления в корпусе перфоратора
- 1. 3. Расчет геометрии пороховых шашек
- 1. 4. Расчет площади минимального сечения соплового блока
- 1. 5. Выбор размеров раструба соплового блока
- 1. 6. Расчет системы воспламенения
- 1. 7. Расчет оболочки перфоратора
- 1. 8. Расчет резьбовых соединений элементов перфоратора
- 1. 9. Оценка прочности заряда перфоратора
- Выводы по главе 1
- Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОТЫ ПЕРФОРАТОРА
- 2. 1. Математическая модель процессов в перфораторе
- 2. 1. 1. Моделирование процессов в системе воспламенения
- 2. 1. 2. Моделирование процессов в камере сгорания
- 2. 2. Моделирование процессов в сопловом блоке перфоратора
- 2. 3. Моделирование газодинамических процессов в эксплуатационной колонне
- 2. 4. Анализ системы уравнений математической модели
- 2. 5. Методы решения системы уравнений математической модели
- 2. 5. 1. Решение уравнений математической модели методом Рунге-Кутта
- 2. 5. 2. Решение уравнений математической модели методом крупных частиц
- 2. 6. Тестовая и экспериментальная проверка численной методики расчета газодинамических процессов в перфораторе
- 2. 1. Математическая модель процессов в перфораторе
- Выводы по главе 2
- Глава 3. АНАЛИЗ ГВДРОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, СОПРОВОЖДАЮЩИХ РАБОТУ ПЕРФОРАТОРА
- 3. 1. Анализ процессов воспламенения в корпусе перфоратора при работе в различных условиях
- 3. 1. 1. Зажигание топлива при работе перфоратора на поверхности Земли
- 3. 1. 2. Зажигание топлива при работе на различных глубинах
- 3. 2. Исследование процессов истечения продуктов сгорания в эксплуатационную колонну
- 3. 2. 1. Анализ изменения давления в камере сгорания перфоратора и эксплуатационной колонне
- 3. 2. 2. Анализ зависимости скорости истечения продуктов сгорания от глубины погружения перфоратора
- 3. 2. 3. Исследования процесса развития газового пузыря в эксплуатационной колонне
- 3. 1. Анализ процессов воспламенения в корпусе перфоратора при работе в различных условиях
- 4. 1. Способ перфорации обсадных труб скважин
- 4. 2. Конструкции твердотопливных перфораторов
- 4. 3. Модельный твердотопливный перфоратор
- 4. 4. Твердотопливный скважный перфоратор
Список литературы
- Абалтусов В.Е., Полежаев Ю. В., Михатулин Д. С. и др. Устройство для перфорации скважин. Авторское свидетельство № 2 057 910/ Опубл. 1993 г.
- Абалтусов В.Е., Кузнецов Г. Е., Немова Т. Н. Механизм высокотемпературного разрушения металлов под действием гетерогенной струи с высокой концентрацией частиц. Теплофизика высоких температур, 1999, т.37, № 3, с.438−444.
- Авдуевский B.C., Галицейский Б. М., Глебов Г. А. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике. М.: Машиностроение, 1975. — 624 с.
- Абугов Д.И., Бобылев В. М. Теория и расчет ракетных двигателей твердого топлива. М.: Машиностроение, 1987. — 272 с.
- Аликин В.Н., Литвин И. Е., Бородавкин В. П., Щербаков С. М. Метод конечных элементов в задачах газонефтепромысловой механики. -М.:Недра, 1992.-288с.
- Аликин В. Н, Кузмицкий Г. Э., Забелин Л. В. и др. Конверсия специальной технической химии. Пороха, топлива, заряды. Пермь: ПНЦ УрО РАН, 1999.-176с.
- Алемасов В.Е., Дрегалин А. Ф., Тишин А. П. Теория ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1989.-467с.
- Аликин В.Н., Кузмицкий Г. Э., Степанов А. Е. Автономные системы аэрозольного пожаротушения. Пермь: ПНЦ УрО РАН, 1998,-148с.
- Амеличев А.Т., Анфилов Н. В., Буренков О. М. и др. Способ заканчивания скважины. Авторское свидетельство № 2 119 045 // Опубл. 1998 г
- Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. В 2-х т. М.: Мир, 1990.-726с.
- Аликин В.Н., Анохин В. П., Колмогоров Г. Л., Литвин И. Е. Критерии прочности и расчет механической надежности конструкций. Пермь: ПГТУ, 1999.-158с.
- Бабичев Н.И., Николаев А. Н. Способ вскрытия продуктивных платов текучих полезных ископаемых и устройство для его осуществления. Авторское свидетельство № 98 100 543/ Опубл. 1999 г.
- Бабичев А.П., Бабушкина Н.А.,. Братковский А. М и др. Физические величины. Справочник -М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
- Бартеньев О.В. ФОРТРАН для профессионалов. Математическая библиотека IMSL (часть первая). М.: Диалог МИФИ, 2000. 448 с.
- Бахвалов Н.С., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. Численные методы. М.: Наука, 1987. — 6.00 с.
- Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука, 1984. — 519 с.
- Белоцерковский О.М.,. Давыдов Ю. М. Метод крупных частиц в газовой динамике. Вычислительный эксперимент. М.: Наука, 1982. — 391 с.
- Берковский Б.М., Полевиков В. К. Исследования теплообмена в условиях высокоинтенсивной свободной конвекции // Теплообмен, 1974. Советские исследования / Под ред. М. С. Стырикович М.: Наука, 1975.с. 169−175
- Борочкин В.П., Шумский А. К., Полящук В. В. и др. Устройство для перфорации.скважин. Авторское свидетельство № 2 090 740/ Опубл. 1994 г.
- Борочкин В.П., Шумский А. К., Полящук В. В. и др. Устройство для перфорации скважин. Авторское свидетельство № 94 039 970/ Опубл. 1996 г
- Братухин А.Г., Иванов Ю. Л., Марьин Б. Н. и др. Современные технологии авиастроения . Под редакцией А. Г. Братухина, Ю. Л. Иванова. -М.: Машиностроение, 1999. 832 с.
- Валеев М.Д., Уразаков К. Р., Иконников И. И. и др. Устройство для щелевой перфорации стенок скважины. Авторское свидетельство № 2 129 209 / Опубл. 1999 г.
- Вахрушев А. В. Математическое моделирование процессов набухания зарядов РДТТ при эксплуатации в условиях высокой влажности. В кн.: Теория внутрикамерных процессов, Ижевск, 1996. с. 313−326.
- Волков Н.П., Исангулов К. И., Коньков В. Н. и др. Способ перфорации пластов в скважине и пуля для его реализации. Авторское свидетельство № 96 123 784 Опубл. 1999 г.
- Волков Н.П., Исангулов К. И., Коньков В. Н. и др. Способ глубокой перфорации обсаженной скважины и устройство для его осуществления. Авторское свидетельство № 96 101 534 / Опубл. 1998 г.
- Волков Н.П., Исангулов К. И., Коньков В. Н. и др. Способ глубокой перфорации обсаженной скважины и устройство для его осуществления. Авторское свидетельство № 2 109 129 / Опубл. 1998 г.
- Волдаев Н.А. Способ термодинамической перфорации обсаженной скважины и устройство для его осуществления. Авторское свидетельство № 2 077 660 Опубл. 1997 г
- Воркина Т. Е. Разработка материалов для беспестовых порошковых облицовок кумулятивных зарядов перфораторов с целью увеличения отдачи нефтяных и газовых скважин. Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.02.18/МГТУ им. Н. Э .Баумана.- М., 1994.-16с.
- Габдуллин Р.Г., Страхов Д. В., Фархутдинов Р. Г., Шаяхметов Ш. К. Устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне. Авторское свидетельство № 94 032 571/ Опубл. 1996 г.
- Габдуллин Р.Г., Фархутдинов Р. Г., Страхов Д. В., Оснос В. Б. Устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины. Авторское свидетельство № 97 107 399 / Опубл. 1998 г.
- Габдуллин Р. Г. Устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины. Авторское свидетельство № 2 098 607 / Опубл. 1997 г.
- Габдуллин Р.Ф. Устройство для перфорации ствола скважины. Авторское свидетельство № 2 105 137/ Опубл. 1998 г
- Габдуллин Р. Г., Страхов Д. В., Фархутдинов Р. Г., Шаяхметов Ш. К. Инструмент для создания перфорационных каналов в обсадной колонне. Авторское свидетельство № 2 070 279/ Опубл. 1996 г.
- Газодинамические функции / Иров Ю. Д. и др. М.: Машиностроение, 1965.
- Гайворонский И.Н. и др. Вскрытие продуктивных пластов бурением и перфорацией и подготовка скважины к перфорации. Пермь: Пермский университет, 1985 г.- 98с.
- Галеев Э.М., Акчурин Х. И., Нафиков Р. А., Валеев В. Б., Прокшин В. В. Устройство для щелевой перфорации обсадных скважин. Авторское свидетельство № 2 151 858/ Опубл. 2000 г.
- Годунов С.К. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1971. -416 с.
- Годунов С.К.,. Забродин А. В, Иванов М. Я. и др. Численное решение многомерных задач газовой динамики. / Под ред. С. К. Годунова. М.: Наука, 1976.-400 с.
- Головков Л.Г. Гибридные ракетные двигатели. М.: Воениздат, 1976.-102С.
- Гузь А.Н., Макаренков А. Г., Чернышенко И. С. Прочность конструкций РДТТ. М.: Машиностроение, 1980. — 244 с.
- Григорян Н.Г., Егорова А. А., Зарубин Н. Г. и др. Кумулятивный перфоратор Авторское свидетельство № 1 249 998/ Опубл. 1996 г.
- Дубинин В.А., Слонич Е. В., Романов Е. П. Перфоратор. Авторское свидетельство № 2 024 739/Опубл. 1994 г.
- Дубинин В.А., Слиозберг Р. А., Гудок A.M. и др. Перфоратор Авторское свидетельство № 2 015 311/ Опубл. 1994 г.
- Ерохин Б.Т., Липанов A.M. Нестационарные и квазистационарные режимы работы РДТТ. М.: Машиностроение, 1977. — 200 с.
- Ерохин Б.Т. Теория внутрикамерных процессов и проектирование РДТТ. М.: Машиностроение, 1991. — 560 с.
- Еникеев М.Д., Ситдыков Г. А., Мавлютов М. Р., Акчурин Х. И. Скважинный перфоратор. Авторское свидетельство № 2 007 549Юпубл.1994 г.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. -М.: Мир, 1975.-541с.
- Колмогоров Г. Л., Аликин В. Н. Критерии прочности и оценка механической надежности конструкций машиностроения. .-Пермь.: ПГТУД993.- 124с.
- Калинин В.В., Ковалев Ю. Н., Липанов A.M., Нестационарные процессы и методы проектирования узлов РДТТ. М.: Машиностроение, 1986.-216 с.
- Калинников А.Е., Кургузкин М. Г., Вахрушев А. В. Кинетика объемного разрушения элементов конструкций в условиях длительного разрушения. -Проблемы прочности, 1984, № 4, с. 11−16
- Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1976. — 576 с.
- Канарский В.В., Канарский Л. В., Аношкин А. П. Устройство для образования щелей в стенках скважины. Авторское свидетельство № 9888/ Опубл. 1999 г.
- Кашик А.С., Шакиров Р. А. Способ вторичного вскрытия продуктивного пласта Авторское свидетельство № 2 065 931/ Опубл. 1996 г.
- Кашик А.С., • Шакиров Р.А. Способ вторичного вскрытия продуктивного пласта. Авторское свидетельство № 94 020 360 / Опубл. 1996 г.
- Киреев В.И., Вайновский А. С. Численное моделирование газодинамических течений. М.: Изд. МАИ, 1991. — 253 с.
- Композитные материалы /Под ред. Д. М. Карпиноса. -Киев: Наукова думка, 1985, 592 с.
- Коннор Дж., Бреббиа К. Метод конечных элементов механики жидкости Л. Судостроение, 1979.-264с.
- Краткий справочник по прострелочно-взрывным работам в скважинах. Под редакцией Н. Г. Григоряна. М.: Недра, 1982 г.-132с.
- Кузьмин М.П., Лагун И.М.: Нестационарный тепловой режим элементов конструкции двигателей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1988. — 240 с.
- Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. 387 с.
- Кутателадзе С.С., Леонтьев А. И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергия, 1972. 344 с.
- Кукчаев М. М. Динамика электромеханического перфоратора с механизмом переменной структуры: Автореф. дис. канд. техн. наук :05.02.18/Ин-т машиноведения. 2000 г.-24с.
- Липанов A.M., Алиев А. В. Проектирование РДТТ. М.: Машиностроение, 1995. — 400 с.
- Мак-Краккен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на ФОРТРАНЕ. М.: Мир, 1977. 584 с.
- Москвитин В.В. Сопротивление вязкоупругих материалов применительно к зарядам ракетных двигателей на твердом топливе. -М.: Наука, 1972.-328с.
- Нагибин И.Л., Нагибин Л. Н., Сапко И. В. Механизм вырезки окон в обсадных трубах. Авторское свидетельство № 2 087 683 / Опубл. 1997 г.
- Нагибин И.Л., Нагибин Л. Н., Сапко И. В. Механизм вырезки окон в обсадных трубах. Авторское свидетельство № 94 015 208 / Опубл. 1995 г.
- Нарисава И. Прочность полимерных материалов. М. Химия, 1987.-398 с.
- Нестеров Г. А., Штур В. Б. Сверлящий скважный перфоратор, Авторское свидетельство № 2 058 477/ Опубл. 1996
- Нестеров Г. А., Штур В. Б. Перфоратор, сверлящий скважины. Авторское свидетельство № 93 045 409/Опубл. 1996 г.
- Образцов И.Ф., Савельев Л. М., Хазанов Х. С. Метод конечных элементов в задачах строительной механики летательных аппаратов. Высшая школа, 1985.-329с.
- Панкратов Б.М., Полежаев Ю. В., Рудько А. К., Взаимодействие материалов с газовыми потоками. М.: Машиностроение, 1976.- 316с.
- Паушкин Я.М. Жидкие и твердые химические ракетные топлива. М.: Наука, 1978.- 172 с.
- Петров Н.А. Устройство для перфорации скважины, Авторское свидетельство № 2 061 848/Опубл. 1996.
- Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник. Под ред. Л. Я. Фридляндера. М.: Недра, 1990.
- Полежаев Ю.В., Михатулин Д. С. Эрозия поверхности в гетерогенных потоках: Препринт N2−277,М.ИВТАН, 1989.-67с.
- Прокалывающий перфоратор для нефтяных и газовых скважин. Акционерное общество открытого типа «Ноябрьскнефтегазгеофизика». Авторское свидетельство № 2 070 959/Опубл. 1996 г.
- Прокалывающий перфоратор для нефтегазовых и газовых скважин. Акционерное общество открытого типа «Ноябрьскнефтегазгеофизика». Авторское свидетельство № 94 031 150 / Опубл. 1997 г.
- Разработка средств водоаэрозольного тушения пожаров // А. МЛипанов, А. Ю. Лещев и др. Отчет по НИР. Ижевск: ИПМ УрО РАН, 1995.-50с.
- Рождественский Б.Л., Яненко Н. Н. Системы квазилинейных уравнений. -М. Наука, 1978.-688 с.
- Романенко П.Н. Тепломассообмен и трение при градиентном течении жидкостей. М.: Энергия, 1971. 568 с.
- Романенко B.C. Способ воздействия на пласт и устройство для его осуществления. Авторское свидетельство № 93 041 138/ Опубл. 1996 г.
- Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. — 616 с.
- Рылов Н.И., Ишкаев Р. К., Сергиенко М. П. и др. Способ вторичного вскрытия продуктивного пласта Авторское свидетельство № 2 147 066 / Опубл. 2000 г
- Смирнов В.И. Курс высшей математики. Т.2. М.: Наука, 1974. — 656 с.
- Соркин Р.Е. Теория внутрикамерных процессов в ракетных системах на твердом топливе. М.: Наука, 1983. — 288 с.
- Способ механической перфорации нефтяных и газовых скважин и устройство для его осуществления. Акционерное общество открытого типа «Ноябрьскнефтегазгеофизика». Авторское свидетельство № 2 087 685 / Опубл. 1997 г.
- Справочник по композиционным материалам. В 2-х кн. Кн. 1 /Под ред. Дж. Любина. М. Машиностроение, 1988.- 448 с.
- Степанчиков А.Е., Мигунов А. В. Способ гидроперфорации пласта и скважный гидроперфоратор. Авторское свидетельство № 92 003 791 Опубл. 1994 г.
- Справочник по прострелочно-взрывной аппаратуре./ под. ред. Афанасьева В. А. М.: Недра, 1983.-118с.
- Тахаутдинов Ш. Ф., Хисамов Р. С., Тазиев М. З. Способ обработки призабойной зоны скважины. Авторское свидетельство № 2 157 885/ Опубл. 2000 г.
- Тебякин В.М., Вольницкий П. В., Пигарев С. С., Шприц Б. Б. Корпусной кумулятивный перфоратор многократного использования. Авторское свидетельство № 1 593 330/ Опубл. 1996 г.
- Толстихин С. Е. Устройство для вскрытия пласта. Авторское свидетельство № 2 070 958/ Опубл. 1996 г.
- Толстихин С. Е Устройство для вскрытия пласта. Авторское свидетельство № 97 118 801/ Опубл. 1999 г.
- Устройство для механической перфорации скважин Акционерное общество открытого типа «Ноябрьскнефтегазгеофизика». Авторское свидетельство № 2 069 741/Опубл. 1996 г.
- Устройство для механической перфорации нефтяных и газовых скважин прокалыванием. Акционерное общество открытого типа «Ноябрьскнефтегазгеофизика». Авторское свидетельство № 93 026 306/ Опубл. 1996 г.
- Фахрутдинов И.Х. Ракетные • двигатели твердого топлива. М.: Машиностроение, 1981.-223 с.
- Фахрутдинов И. Х, Котельников А. В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. М.: Машиностроение, 1987. — 328 с.
- Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. В 2-х т. -М.: Мир, 1991. T. l -502С.Т.2- 552с.
- Христенко Ю.А., Евсеев А. В., Лебедев И. Н. Способ перфорации обсадной скважины высокотемпературной газовой струей и устройство для его осуществления. Авторское свидетельство № 99 105 066/ Опубл. 2000 г.
- Численный эксперимент в теории РДТТ / Липанов A.M., Бобрышев В. П., Алиев А. В. и др. Екатеринбург: УИФ «Наука», 1994. — 302 с.
- Шагаев Г. Х., Пасечник М. П., Павленко Г. А. и др. Способ и устройство для механической перфорации нефтяных и газовых скважин. Авторское свидетельство № 94 005 450 / Опубл. 1996 г.
- Шагаев Г. Х., Павленко Г. А., Молчанов Е. П., Коряков А. С. Устройство для перфорации глубоких скважин. Авторское свидетельство № 97 108 499/ Опубл. 1999 г.
- Шакиров Р. А. Разработка техники и методики геофизических исследований по контролю качества и полноты срабатывания кумулятивных перфораторов: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.02.18,1990.
- Шилов Н.А., Алиев А. В., Вахрушев А. В. Математическая модель работы твердотопливного перфоратора // Вестник ИжГТУ. Ижевск: изд. ИжГТУ, 2001, № 1. с. 69 71.
- Шилов Н. А, Липанов А. М, Алиев А. В. и др. Математическая модель баллистического проектирования твердотопливного газогенератора для144перфорации нефтяной скважины. // Сб. трудов ИПМ УрО РАН. Ижевск: изд. ИПМ УрО РАН, 2000. С.125−133.
- Шилов Н.А., Вахрушев А. В., Липанов A.M., Анализ напряженно-деформированного состояния и оценка прочности конструкционных элементов твердотопливных перфораторов. Ижевск: изд. ИПМ УрО РАН, 2002, 40с.
- Шишков А.А., Румянцев Б. В. Газогенераторы ракетных систем. М.: Машиностроение, 1981. — 152 с.
- Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. М.: Мир, 1982. 236 с.
- Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь. Под редакцией Б. П. Жукова. М.: Янус-К, -2000.-596 с.
- Яковлев В.Т. Способ абразивной перфорации нефтяных, газовых и геотехнических скважин. Авторское свидетельство № 98 121 291/Опубл.2000 г.
- Янтурин А.Ш., Рахимкулов Р. Ш., Асфандияров Р. Т., Еникеев М. Д., Аглиуллин М. М. Устройство для образования щелей в стенках скважины. Авторское свидетельство № 2 030 563/Опубл. 1995 г.
- Яруллин Р. К. Техника и технология вторичного вскрытия продуктивных пластов сверлящими перфораторами на кабеле: Дис. канд. техн. наук:05.15.10.-Уфа, 1996.- 177 с.145