ВЗРЫВНОЙ ПАТРОН Российский патент 1997 года по МПК F42D1/04 

Изобретение относится к технике взрывных работ и может быть использовано при прострелочно-взрывных работах в нефтегазовых и водозаборных скважинах.

Взрывной патрон предназначен для возбуждения детонации детонирующих шнуров и зарядов из вторичных взрывчатых веществ, работающих в жидкости под давлением.

Известные взрывные устройства, предназначенные для указанных целей, либо содержат высокочувствительные инициирующие ВВ, что делает их опасными при обращении и транспортировании, либо имеют весьма сложную конструкцию, что ограничивает возможность их практического применения.

Известный взрывной патрон ПГ-170 [1] (прототип) содержит герметичный корпус, узел инициирования и бризантное взрывчатое вещество. Узел инициирования в этом устройстве состоит из электроввода, мостика накаливания, зажигательного состава, заряда инициирующего ВВ и заряда вторичного ВВ, заключенных в толстостенный металлический содержатель. Недостатком устройства является то, что он взрывоопасен при обращении, транспортировании и хранении, при случайном попадании на проводники статического электротока, при возгорании складских помещений, транспортных средств или упаковки, патроны детонируют с разлетом металлических осколков.

Задачей настоящего изобретения является повышение безопасности проведения прострелочно-взрывных работ на скважинах, а также при хранении и транспортировании патронов.

Указанная задача решается тем, что в известном устройстве, состоящем из герметичного корпуса, электроввода, узла инициирования и бризантного ВВ, узел инициирования содержит электровоспламенитель с зажигательным составом малой массы, выделяющим при сгорании тепловую энергию в 10 15 кал, шашку эластитного пороха смесевого типа, воспламеняющуюся при давлении не ниже 1,5 МПа и заряд бризантного взрывчатого вещества низкой плотности.

Указанное количество тепла может быть получено, например, при использовании зажигательного состава массой 0,03 0,05 г, состоящего из железосинеродистого свинца и перхлората калия в отношении 1 1.

К эластитным порохам относятся, например, термостойкие смесевые пороха, содержащие каучук, а в качестве окислителя перхлораты, нитраты или октоген. Они обладают относительно высокой энергией активации термического разложения, поэтому в атмосферных условиях могут воспламеняться и гореть только при воздействии достаточно мощного теплового потока.

Эластичный порох должен обладать вязко-упругими свойствами, что позволяет исключить потери энергии продуктов горения электровоспламенителя на растрескивание и разлет осколков пороховой шашки.

В предлагаемой конструкции взрывного патрона пороховая шашка не воспламеняется в атмосферных условиях, несмотря на срабатывание электровоспламенителя. Надежное воспламенение ее происходит только при одновременном воздействии теплового импульса, создаваемого электровоспламенителем, и внешнего гидростатического давления, равного 1,5 МПа и выше.

При сгорании пороховой шашки воспламеняется низкоплотный заряд бризантного взрывчатого вещества (например из гексогена или октогена), горение которого переходит в детонацию.

Для устранения взрывоопасности при хранении и транспортировании взрывных патронов в случае загорания складских помещений, транспортного средства или тары, диаметр и длина заряда низкоплотного бризантного взрывчатого вещества, заключенного в толстостенную трубку или гильзу, подобраны таким образом, чтобы горение его в атмосферных условиях не переходило в детонацию. Это условие надежно сохраняется, когда диаметр заряда равен 2 4 критическим диаметрам ВВ, а длина его не превышает 20 диаметров.

На чертеже показано принципиальное устройство взрывного патрона. Устройство содержит толстостенный металлический корпус 1, который снизу герметично закрыт поддоном 2, а сверху колпачком 3 и уплотнительной пробкой 4; заряд бризантного взрывчатого вещества высокой плотности 5 и узел инициирования, состоящий из электровоспламенителя 6, шашки из эластичного пороха смесевого типа 7 и заряда бризантного взрывчатого вещества низкой плотности 8. Примером исполнения электровоспламенителя могут служить серийные электровоспламенители, применяемые для прострелочно-взрывных работ в скважинах [1] В таких электровоспламенителях электроввод выполнен в виде изоляционной колодочки с мостиком накаливания и гибкими проводниками 9.

Заряд бризантного взрывчатого вещества высокой плотности, предназначен для развития процесса детонации и повышения надежности передачи ее на детонирующий шнур через преграду, которой является донная часть патрона.

Поддон 2 выполнен в виде тонкостенной металлической гильзы и наглухо посажен на корпус 1 обкаткой его на проточке 10 при сборке патрона. Колпачок 3 выполнен так же в виде тонкостенной гильзы с отверстием для вывода проводников, загерметизированной с обеих сторон с помощью уплотнительных резиновых колец 12, и при сборке патрона не обкатывается по проточке 11.

Заряд взрывчатого вещества низкой плотности защищен от воздействия внешнего гидростатического давления утолщенными стенками корпуса 1 и шайбами 13.

Взрывной патрон работает следующим образом. При подаче импульса электротока по кабелю и по проводникам 9 срабатывает электровоспламенитель 6. В атмосферных условиях или при низких давлениях жидкой внешней среды (например, в скважинах) он отбрасывается вместе с колпачком 3, не воспламеняя пороховую шашку 7. Срабатывание электровоспламенителя не представляет собой опасности, так как он содержит зажигательный состав малой мощности и в незначительном количестве.

При повышении давления внешней жидкой среды до 1,5 2,0 МПа электровоспламенитель не отбрасывается, а продукты горения его воспламеняют пороховую шашку 7, а затем и низкоплотный заряд бризантного взрывчатого вещества 8. Горение этого заряда ВВ переходит в детонацию, которая усиливается при взрывном превращении высокоплотного заряда ВВ 5.

При заданных гидростатических давлениях внешней среды происходит обдавливание и самофиксация колпачка 3 по проточке 11 на корпусе патрона, что затрудняет его отбрасывание при срабатывании электровоспламенителя 6, повышая тем самым надежность воспламенения пороховой шашки 7 и надежность срабатывания патрона в целом.

Источники информации
1. Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник под редакцией Л.Я. Фридляндера, М. Недра, 1990.

Использование: прострелочно-взрывные работы в нефтегазовых и водозаборных скважинах. Сущность изобретения: во взрывном патроне, содержащем герметичный корпус 1, электроввод, узел инициирования и бризантное взрывчатое вещество 51, узел инициирования содержит электровоспламенитель 6, шашку эластичного смесевого пороха 7, не воспламеняющуюся от электровоспламенителя 6 при атмосферном давлении. Заряд бризантного взрывчатого вещества низкой плотности 8 защищен от воздействия внешнего давления утолщенной частью корпуса 1 и торцевыми шайбами. Заряд бризантного взрывчатого вещества низкой плотности 8 может быть выполнен с диаметром 2 - 4 критических диаметра взрывчатого вещества и длиной, не превышающей 20 диаметров. Уплотнительная пробка 4 и электровоспламенитель 6 могут быть установлены в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения, при этом на корпусе 1 со стороны электроввода может быть установлен тонкостенный металлический колпачок 3, герметично перекрывающий проточку 11 на корпусе 1 и самофиксирующийся на нем при заданном давлении внешней среды. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Взрывной патрон, содержащий герметичный корпус, электроввод, узел инициирования и бризантное взрывчатое вещество, отличающийся тем, что узел инициирования детонации содержит электровоспламенитель, шашку эластичного смесевого пороха, не воспламеняющуюся от электровоспламенителя при атмосферном давлении, и заряд бризантного взрывчатого вещества низкой плотности, защищенный от воздействия внешнего давления утолщенной частью корпуса и торцевыми шайбами. 2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что заряд бризантного взрывчатого вещества низкой плотности имеет длину, при которой горение его в атмосферных условиях не переходит в детонацию, при этом диаметр заряда составляет 2 4 критического диаметра взрывчатого вещества, а длина не превышает 20 диаметров. 3. Патрон по п.1, отличающийся тем, что уплотнительная пробка и электровоспламенитель установлены в корпусе патрона с возможностью осевого перемещения, при этом на корпусе со стороны электроввода установлен тонкостенный металлический колпачок, герметично перекрывающий проточку на корпусе и самофиксирующийся на нем при заданном давлении внешней среды.