А.Р. Мухутдинов1, З.Р. Вахидова2, М.Г. Ефимов3

1,3 Казанский национальный исследовательский технологический университет (г. Казань, Россия)

2 УВО «Университет управления «ТИСБИ» (г. Казань, Россия)

Постановка проблемы. Кумуляция широко используется во многих отраслях промышленности, например, для обеспечения притока нефти из пласта в обсадной колонне и окружающем ее цементном кольце против нефтеносного пласта создают ряд каналов (отверстий), обеспечивающих сообщение между пластом и скважиной (по этим каналам нефть поступает в скважину). Кумулятивный эффект осуществляется зарядами, обеспечивающими концентрацию энергии взрыва в строго заданном направлении, а их эффективность оценивается значением пробивного действия [1-4], которое зависит от конструкции кумулятивного заряда (КЗ) и его составных элементов. Актуальным является поиск методов повышения пробивной способности КЗ для создания надежного гидродинамического сообщения пласта со скважиной.

Цель. Исследовать возможность повышения пробивной способности КЗ за счет использования компьютерного моделирования процесса кумуляции на основе прикладного программного обеспечения (ППО) ANSYS AUTODYN.

Результаты. Представлена и апробирована методика создания компьютерной модели кумулятивного действия взрыва в ANSYS AUTODYN, позволяющей создать за 18 основных этапов компьютерную модель кумулятивного действия взрыва и осуществить точный расчет глубины пробития. Показано, что полученные модели процесса кумуляции заряда с различными углами конуса раствора кумулятивной облицовки позволяют определить точные значения глубин пробития, построить их зависимость от диаметра заряда заданного объема, а также выполнить оценку их влияния. Проведен сравнительный анализ результатов моделирования и эксперимента.

Практическая значимость. Предложенная методика создания компьютерной модели кумулятивного действия взрыва в ANSYS AUTODYN позволяет определить пробивную способность КЗ для создания надежного гидродинамическое сообщения пласта со скважиной.

Мухутдинов А.Р., Вахидова З.Р., Ефимов М.Г. Моделирование процесса кумуляции // Нелинейный мир. 2022. Т. 20.
№3. С. 35-41. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700970-202203-04

1. Попов В.В. Прострелочно-взрывные работы в скважинах: Учеб. пособие. Новочеркасск: ЮРГТУ. 2006. 212 с.
2. Орленко Л.П., Баум Ф.А., Станюкевич К.П. и др. Физика взрыва. Изд 3-е, перераб. В 2-х томах. Т. 2. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2002. 656 с.
3. Покровский Г.И. Взрыв. Изд. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Недра. 1980. 190 с.
4. Хотин В.Г., Томашеевич И.И., Нгунен М.Т., Устименко В.А. Кумуляция и ее использование во взрывной технике: Учеб. пособие. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева. 2007. 87 с.
5. Боровков А.И., Бурдаков С.Ф., Клявин О.И. и др. Компьютерный инжиниринг: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехнического ун-та. 2012. 93 с.
6. Колпаков В.И. Математическое моделирование функционирования взрывных устройств // Наука и образование. 2008. [Электронный ресурс]. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/334177.
7. Компьютерные технологии в инженерном деле. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.delcam-ural.ru/delkam_ural/cae/ konstruktsionnyy_analiz_ansys/yavnaya_dinamika/ansys_autodyn.
8. Компьютерные технологии в инженерном деле. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.delcam-ural.ru/cae/ansys.
9. Системы автоматизации инженерных расчетов. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.cadfem-cis.ru/products/ansys/simulation/structural/ explicit-dynamics/ ls-dyna.
10. Системы автоматизации инженерных расчетов. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.cadfem-cis.ru/products/ansys/simulation/structural/ explicit-dynamics /explicit-str.
11. Описание программных продуктов Ansys. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://cae-expert.ru/product/ansys-fluent.
12. Описание программных продуктов Ansys. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://cae-expert.ru/product/ansys-structural.
13. Все о САПР и ГИС. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.cad.ru/ru/software /detail.php?ID=3171.
14. Системы автоматизации инженерных расчетов. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.cadfem-cis.ru/products/ansys/simulation/structural/ explicit-dynamics/autodyn/exm.
15. Мухутдинов А.Р., Ефимов М.Г. Основы применения ANSYS AUTODYN для решения задач моделирования быстропротекающих процессов: Учеб. пособие. Казань: КГТУ. 2016. 280 с.
16. Мухутдинов А.Р., Вахидова З.Р., Ефимов М.Г. Компьютерное моделирование бризантного действия взрыва // Информационные технологии. 2016. Т. 22. № 5. С. 340-343.
17. Мухутдинов А.Р., Ефимов М.Г., Александров В.Н. Компьютерное моделирование газокумулятивного эффекта // Вестник технологического университета. 2019. Т. 22. № 4. С. 180-183. 
18. Мухутдинов А.Р., Гарифуллин Р.Ш., Вахидова З.Р., Ефимов М.Г. Моделирование процесса сварки взрывом с использованием ANSYS AUTODYN // Взрывное дело. Теория и практика взрывного дела. 2019. № 125/82. С. 65-70.
19. Мухутдинов А.Р., Ефимов М.Г., Вахидова З.Р. Численное моделирование процесса кумуляции зарядов с сегментными облицовками с применением пакета ANSYS AUTODYN // Нелинейный мир. 2020. Т. 18. № 4. С. 34-40.
20. Мухутдинов А.Р., Гарифуллин Р.Ш., Ефимов М.Г., Александров В.Н. Компьютерное моделирование процесса кумуляции зарядов баллиститного топлива // Взрывное дело. Теория и практика взрывного дела. 2020. № 125/82.
    С. 198-206.
21. Взрывчатые вещества ВВ, классификация. http://eragun.org/explosives.