某压裂火药燃烧速度特征与温度关系的密闭爆发器实验研究

发布时间：2025-01-14 00:16

　　 为模拟某压裂火药在油井作业中燃气的压力变化规律,需要确定火药的燃烧速度与其温度的关系。利用密闭爆发器实验系统,获得不同温度条件下火药燃气的压力随时间的变化曲线。基于内弹道火药燃烧特征量静态分析方法,计算出不同温度下火药的燃烧速度定律,并进一步计算燃速系数与温度的关系。通过拟合得出火药的燃速随温度增长的指数式变化函数,通过误差分析判定该函数适用于30℃～150℃的温度变化区间,为不同温度下的井下模拟计算提供了理论支持。

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【部分图文】：

图1 实验所用带状药条

实验系统由密闭爆发器、压力测量装置、恒温箱等装置组成。密闭爆发器的标称容积为50mL,采用SYC-1000型石英晶体压力传感器及Kistler5015型电荷放大器及相TOPVIEW2000型数采完成压力信号的采集和处理,利用H-TH-4BP-E型恒温箱对火药颗粒进行保温。实验....

图2 线性拟合求火药力与气体余容

将得到的最大压力pm和pm/ρΔ的数据在Origin绘图软件中绘图,并利用软件的拟合工具进行最小二乘拟合,如图2所示,根据火药力和余容计算理论[8],在图2所示的坐标系中,直线与横坐标为0时的纵轴线的交点值为火药力,而直线的斜率为余容。由图可见,拟合得到火药力f=599.0kJ....

图3 滤波后的60 ℃条件下火药燃烧p-t曲线

火药的燃烧速度与其初始温度密切相关,为了探究不同井下温度条件下压裂火药在当地的燃烧速度,对火药颗粒初始温度为30℃,60℃,90℃,120℃和150℃几种条件,分别进行点火实验。根据测量得到的燃气压力随时间变化(p-t)曲线,利用式(1)～式(4)计算对应温度状态下的火....

图4 初始温度为120 ℃的燃速-压力曲线

由图3可见,3发实验压力上升规律基本一致,测量得到的点火压力约为10MPa,火药完全燃烧后达到的最大压力值约为95MPa。为了减少火药颗粒点火及燃烧结束不一致性对燃速计算的影响,取20MPa为起点,70MPa为结束点这一段压力上升区间,对燃速进行计算。对每一发p-t曲线分....

本文编号：4026118