油气井射孔是一项非常重要的完井作业。水力射孔、激光射孔等新型射孔技术由于市场经济的拉动在国内外石油射孔领域获得了长足的发展,但是作业周期长、投资费用高,所以未在石油射孔方面获得大面积的推广应用。而采用爆破技术手段的聚能射孔以其快速、高效、低廉、作业效果显著等特点占据着完井作业的重要地位。这就是以石油射孔弹为核心,利用聚能装药效应,在引爆射孔弹之后产生高温、高压、高能量密度射流,在极其短暂的时间内(微秒级或毫秒级)将射孔枪及套管穿透并射入含油层的岩石中,使得井筒环境与地层环境相互沟通,从而形成有效的流油通道。所以射孔弹的质量,即射孔弹的结构和聚能装药的合理设计是射孔工程成功的最关键因素之一。而整个射孔过程本身在油田生产中耗费大量资金,若设计新型射孔弹进行实际工程试验将存在巨大的风险,如果失败,那么经济损失是不可估量的。因此开展数值模拟实验分析方法的研究是目前最经济、有效的手段。本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法,系统的分析了聚能射流的流体力学理论和聚能射流破甲理论。针对石油射孔弹聚能装药起爆后药型罩压垮、聚能射流形成、射流拉伸及射流对射孔枪壁和套管的侵彻即破甲过程,选用有效的分析软件对这一高度非线性的复杂力学过程开展数值实验与仿真分析。最终获得了有效的计算结果。主要的研究内容有：1、通过分析射流形成的机理,利用显式动力有限元分析程序对聚能射流形成过程进行了数值模拟。并分析了药型罩锥角、壁厚和形状等结构参数对聚能射流速度的影响,从而得到了射流速度和形状与药型罩的关系。2、在以上模拟结果的基础上,分析了圆锥型聚能装药的射流速度这个参数的分布特性。由于实际油田生产中使用的射孔弹都带有弹体,将带弹壳的聚能装药的射流过程进行模拟,并与未带弹体的模拟结果对比。3、将射孔弹起爆后聚能射流对射孔枪壁的侵彻过程进行了数值计算,找到炸高这一参数对侵彻效果的影响规律；另外,将带弹体的射孔弹起爆后聚能射流对射孔枪壁的侵彻过程也做了数值计算,发现形成的射流形状与前面的模拟结果不同,并且射流破甲的同时弹体由于受到爆轰波的作用,与射孔枪壁发生强烈碰撞,变形严重,枪体出现“鼓包”4、在模拟侵彻射孔枪壁的基础上,建立聚能射流侵彻过程的简化动力学模型,模拟聚能射流破甲的开坑、准定常和终止阶段,真实地反映了射孔弹的破甲过程。以上计算结果与射孔枪聚能射流形成及破甲的物理现象和规律相吻合,说明该计算模型和模拟方法合理、可行。所以该数值模拟方法可用于射孔弹的聚能装药的优化设计及药型罩的结构优化设计,从而为石油射孔弹的设计与生产提供科学基础。