Патент на изобретение №2190586
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ ДЛЯ СКВАЖИН
(57) Реферат: Изобретение относится к области взрывчатых веществ (ВВ), а именно к взрывчатым составам для глубоких скважин, и может быть использовано для проведения взрывных работ в условиях повышенных температур и давлений. Согласно изобретению термостойкий взрывчатый состав содержит в качестве горючего порошкообразный алюминий в количестве 10-35% и графит в количестве 1-8%, в качестве ВВ – октоген в количестве 10-35%, остальное – окислитель перхлорат калия (ПХК). Изобретение направлено на создание взрывчатого состава для скважин с высокими взрывчатыми характеристиками и высокой термостойкостью. Изобретение относится к области взрывчатых веществ (ВВ), а именно к взрывчатым составам для глубоких скважин, и может быть использовано для проведения взрывных работ в условиях повышенных температур и давлений. Взрывные работы широко применяются в практике бурения скважин для ликвидации аварий, вскрытия и повышения отдачи пластов и для других операций, проведение которых с применением ВВ удается осуществить с меньшими затратами времени и средств, чем другими способами. К ВВ для скважин предъявляется ряд требований, обусловленных высокими температурами и давлениями в скважинах, главным из которых является термостойкость. В глубоких скважинах можно использовать заряды из индивидуальных ВВ, отличающихся высокой термостойкостью, например, из класса ВВ нитраминного типа (Орлова Е. Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. 2-ое изд., перераб и дополн., – Л, Химия, 1973), таких как гексоген (Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь, под редакцией акад. Б.П. Жукова, М., Янус-К, с. 131) и для более высоких температур октоген (там же, с. 334), однако эти ВВ весьма дороги, что приводит к резкому повышению стоимости работ. Наиболее близким к предлагаемому составу по технической сущности (прототипом) является взрывчатый состав, содержащий окислитель – нитрат аммония (НА) в количестве 66 мас.%, горючие – 5 мас.% алюминиевой пудры и 5 мас. % тротила и гексоген, относящийся к классу нитраминных ВВ, в количестве 24 мас.%. Данный состав относится к промышленным смесевым ВВ типа аммонитов (а именно скальный аммонит 1) и широко применяется во взрывной технике, в том числе в шпурах и скважинах (Л.В. Дубнов, Н.С. Бахаревич, А.И. Романов. Промышленные взрывчатые вещества, М., Недра, 1973, с. 120). Известный состав (прототип) имеет хорошие взрывчатые и энергетические характеристики, вместе с тем скальный аммонит 1 не обладает необходимым уровнем термостойкости для проведения взрывных работ в глубоких скважинах, предельная температура его использования не превышает 100oС, что ограничивает его применение Задачей предлагаемого изобретения является создание мощного (не уступающего скальному аммониту 1 по уровню взрывчатых характеристик) недорогого взрывчатого состава для скважин, который имел бы существенно более высокую термостойкость по сравнению с прототипом. Решение поставленной задачи достигается предлагаемым взрывчатым составом для скважин, состоящим из окислителя, ВВ нитраминного типа и горючего, включающего порошкообразный алюминий, который содержит перхлорат калия (ПХК) в качестве окислителя, октоген – в качестве ВВ нитраминного типа, а в качестве горючего – смесь порошкообразного алюминия и графита, при следующем соотношении компонентов, мас. %: алюминий 10-35; октоген 10-35; графит 1-8; ПХК остальное. При разработке предлагаемого состава помимо достижения главного технического результата – существенного повышения термостойкости – исходили из необходимости не ухудшить энергетические характеристики по сравнению с прототипом и обеспечить достаточную взрывобезопасность на всех стадиях изготовления (смешение, прессование, снаряжение) и эксплуатации состава. Нами предложено использование во взрывчатом составе существенно более термостойкого окислителя – перхлората калия (ПХК) вместо нитрата аммония, а также замена легкоплавкого тротила на термостойкий графит и замена гексогена на другое ВВ из того же класса – октоген, превосходящий гексоген по термостойкости (Орлова Е. Ю., Орлова Н.А.,, Жилин В.Ф. и др. Октоген – термостойкое взрывчатое вещество, М., Недра, 1975). Проведенные нами экспериментальные исследования показали, что использование ПХК в составе в качестве окислителя в сочетании с алюминиевой пудрой в качестве горючего обеспечивает повышение термостойкости до уровня 205oС, что существенно увеличивает глубины скважин, в которых допустимо проведение взрывных работ с использованием данного состава. При исследовании различных горючих добавок к алюминию было установлено, что хорошо проявляет себя добавка графита. Применение графита, помимо увеличения термостойкости, резко снижает чувствительность состава к механическим воздействиям (удару, трению), исключает возникновение статической электризации, облегчает уплотнение при прессовании (снижает давление прессования) и таким образом существенно повышает взрывобезопасность на всех стадиях изготовления (смешение, прессование, снаряжение) и эксплуатации состава. Состав используется в основном в виде пористых прессованных шашек. Применение предлагаемого состава обеспечивает также увеличение объемного энергосодержания изготовляемых из него зарядов ВВ за счет повышенной плотности зарядов по сравнению с прототипом (на 20-25% при одинаковой пористости). По результатам систематических термодинамических расчетов для предлагаемого состава в сочетании с экспериментальной проверкой условий надежной работы зарядов из них были определены границы содержания в составе отдельных компонентов. По сравнению с прототипом существенно увеличено содержание А1 в составе до 10-35 мас.%, что, согласно результатам термодинамических расчетов, позволяет избежать снижения энергетических характеристик состава при замене НА на ПХК. При использовании таких составов в обводненных скважинах может выделяться дополнительная энергия за счет реакции А1 с водой, окружающей заряд. Содержание октогена 10-35 мас.% выбрано из условия обеспечения приемлемых для работы в скважинах детонационных характеристик (скорости детонации, критического диаметра, восприимчивости к инициирующему импульсу) прессованных шашек при диаметре от 20-30 мм. Было установлено, что критический диаметр детонации для таких составов в безоболочечных зарядах не превышает 20 мм. Приводим результаты испытаний предлагаемого состава. Для разных композиций ПХА/А1/графит/октоген в заявленных пределах измерена скорость детонации на образцах в виде шашек диаметром 30 мм с плотностью 2,0-2,1 г/см3, которая составила 5,0-6,5 км/с. С использованием единой программы термодинамических расчетов определены энергетические характеристики (теплота взрыва и работа расширения продуктов детонации) для прототипа и предлагаемого состава. Для скального аммонита 1 теплота взрыва и работа расширения продуктов детонации равны 1275 ккал/кг и 1750 ккал/кг, для состава 42ПХК/25А1/3 графит/30 октоген – 1790 ккал/кг и 1845 ккал/кг соответственно. Как показывает сравнение, предлагаемый состав не уступает прототипу по своим энергетическим характеристикам Определена термостойкость предлагаемого состава. Состав в виде шашек плотностью 2,0-2,1 г/см3 после пребывания при температуре 205oС в течение 6 часов показал уменьшение массы не более 2%, что допустимо для термостойких ВВ. Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый смесевой состав имеет существенно более высокие показатели термостойкости при близких энергетических характеристиках. Все используемые в составе компоненты доступны, имеют широкую базу промышленного производства. По сравнению с октогеном стоимость состава существенно ниже . Формула изобретения
Алюминий – 10 – 35 Октоген – 10 – 35 Графит – – 1 – 8 ПХК – Остальное MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 26.12.2003
Извещение опубликовано: 20.04.2005 БИ: 11/2005
|
||||||||||||||||||||||||||
