射孔枪长度与耐压能力关系分析

刘辉 连旭

摘  要：射孔枪的压扁现象在射孔施工作业中会时有发生，压扁程度严重时导致卡枪等事故。本文从力学理论的角度出发，分析127型无盲孔射孔枪长度与抗压能力的关系，为射孔作业中枪体长度的选择和进一步全面研究射孔枪的诸因素与耐压的关系提供参考。

关键词：射孔枪;长度;耐压

引言

射孔枪是射孔器材的重要组成部分，其性能直接影响整个射孔器的性能，进而影响射孔效果，由于井下的作业环境和作业中产生的气体压力，给射孔枪带来了压扁的可能性，使射孔枪的耐压性能成为衡量其质量的重要指标。目前的射孔枪多是根据用户的需要制造出具有自己特点的射孔枪，所以目前市场上的射孔枪千差万别，种类繁多，射孔枪长度一般不超过6m。

射孔枪的结构尺寸（壁厚与半径）、长度、盲孔和热等因素是射孔枪耐压性的主要影响因素，但是目前没有量化的指标。同时，射孔枪耐压性能的安全性应该从两方面出发：其一是强度指标，与射孔枪材质存在密切关系;其二是稳定性指标，与结构密切相关。本文主要研究127型无盲孔射孔枪长度与耐压能力的关系，因此以特定的射孔枪（固定壁厚和半径），忽略盲孔等因素，用ANSYS软件分析1m-6m射孔枪，随枪长度的增加，其承压能力的变化。

1分 析

1.1 问题描述

为便于分析，以127型（壁厚定为11mm）无盲孔射孔枪为例进行分析，射孔枪为圆柱型空腔管材，两端封闭，射孔枪均匀受压，分析射孔枪长度在1m到6m范围内，枪管受压与长度的关系。

1.2简化模型

该问题可以简化为圆柱型空腔管在环境静压作用下变形问题，如图1所示。

管材特性：以常用的32CrMo4为管材的材质，壁厚11㎜，外径127㎜，长度1m～6m。32CrMo4基本力学性能为：弹性模型为210GPa，弹性模量0.3，屈服强度650 MPa。

环境压力：以P为100 MPa、150 MPa和200 MPa分别进行计算。

1.3 计算过程

圆柱型空腔管在外加静压P作用下，当P较小时，空腔管只产生线弹性变形。当P较大时，空腔管有可能产生非线性变形，甚至产生大的塑性变形。

在ANSYS有限元软件中，建立分析模型。进行1m-6m长空腔管结构线性静力分析，每种结构考虑环境压力为100 MPa、150 MPa和200 MPa的受力情况。计算结果如下表1-表6所示。

3 结 论

从上面的计算结果可以看出，对于32CrMo4材质的127型（壁厚为11mm）无盲孔射孔枪，耐压能力随长度的变化有一定的变化。结论如下：

1）由于该管材的屈服强度是650 MPa，所以從表1—表6可以看出该种射孔枪不能承受150 MPa以上的环境压力，即以现在的射孔枪划分等级，长度与压力没有关系。

2）从表1—表4可以看出，1m-4m的射孔枪承受相同压力作用时，对象中间部位的等效应力和径向变形几乎相同。即1m-4 m的射孔枪，长度与压力完全没有关系。

3）从表5—表6可以看出，大于5m的射孔枪，对象中间部位的等效应力和径向变形比4m以下的射孔枪稍大，而5m和6m射孔枪的承压能力基本相同。即5m以上射孔枪承压能力稍弱。

作者简介：刘辉，男，高级工程师， 1968年9月26日出生，1989年7月黑龙江大学光电物理专业，现在石油工业油气田射孔器材质量监督检验中心从事射孔器材的耐温耐压检验。