ТЕРМОСТОЙКИЙ КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД Российский патент 2022 года по МПК F42B1/02 C06B25/34 

Изобретение относится к составам, которые могут использоваться при изготовлении кумулятивных зарядов для нефтедобывающей промышленности.

Известен «Взрывчатый состав и заряд из него» по патенту РФ на изобретение №2215725, МПК С06В 29/08, опубл. 10.11.2003 г.

Это изобретение относится к взрывчатым веществам и зарядам из них для нефтегазовой, горнодобывающей промышленности и сейсморазведки и может быть использовано для проведения взрывных работ в разнообразных условиях, в том числе при повышенных температурах и давлениях в глубоких скважинах.

Недостаток: относительно низкая температура применения не более 165°С.

В настоящее время [1, 2] заряды кумулятивных перфораторов, снаряжаемые составами на основе октогена флегматизированных церезином, и окфола 3,5 соответственно имеют существенные температурные ограничения ввиду относительно низкой, 65-85 градусов Цельсия, температуры плавления флегматизатора. В тоже время температура применения чистого октогена 200 градусов Цельсия. Проблема использования взрывчатых веществ, флегматизированных церезином при температурах выше температуры плавления флегматизатора заключается в высокой вероятности отказа кумулятивного заряда или в значительном снижении характеристик пробития, обусловленным смачиванием расплавленным флегматизатором подсыпки из чистого гексогена или октогена в узле инициирования кумулятивного заряда за счет капиллярного эффекта, приводящего к снижению чувствительности подсыпки.

Известен «Взрывчатый состав» в виде смеси окфола в качестве взрывчатого вещества по патенту РФ на изобретение №2703204, МПК С06В 25/34, опубл. 15.10.19 г., прототип.

По этому патенту во взрывчатое вещество добавляют седиминтирующий агент в виде мелкозернистой двуокиси кремния или мелкозернистого силикагеля технического в колл. масс % от 1 до 10.

Это повышает термостойкость кумулятивных зарядов до 170-200°С и не уменьшает глубину пробития.

Принципиально, использование взрывчатого вещества окфол для скважин с температурой от 165 до 200°С ограничивается из-за наличия в его составе легкоплавкого парафина, являющегося флегматизатором, и изменяющего при нагреве физико-механические характеристики заряда. Однако, наличие в заявленном составе седиминтирующего агента позволяет существенно повысить термическую стабильность состава в целом, затормозив процесс плавления и вытекания парафина за счет его сгущения и увеличения вязкости.

Задачи создания изобретения: повышение термостойкости кумулятивного заряда и увеличение его пробивной способности.

Технические результаты заявленного решения: повышение термостойкости кумулятивного заряда до 200°С и увеличение его пробивной способности.

Решение указанных задач достигнуто в термостойком кумулятивном заряде, применяемом в нефтяных и газовых скважинах, содержащем в качестве взрывчатого вещества октоген тем, что при изготовлении кумулятивного заряда в него в качестве сорбента вводят порошок активированного угля при следующем, соотношении компонентов, вес. %:

окфол 3,5 95-99,5 порошок активированного угля 0,5-5

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1…3, где:

на фиг. 1 приведено исходное взрывчатое вещество,

на фиг. 2 приведена смесь по формуле изобретения,

на фиг. 3 приведены результаты исследования пробития металлической стенки.

В дальнейшем из составов были отформованы кумулятивные заряды для перфорационной системы с одинаковой массой взрывчатого вещества для перфорационной системы.

Непосредственно процесс изготовления включает подготовку требуемой смеси взрывчатого вещества (фиг. 1) и смеси с наполнителями (фиг. 2) и запрессовку требуемой навески состава в корпус кумулятивного заряда, установленный в пресс-форму.

При этом в обеих вариантах вводят сорбент виде порошка активированного угля размером частиц от 0,001 до 0, 1 мм (фиг. 2). Цвет смеси при этом изменяется.

Результаты испытания полученных кумулятивных зарядов показали, что состав является термически стабильным, плавление и вытекание легкоплавкого флегматизатора при 200°С в течении 1 ч не наблюдается. Глубина пробития кумулятивным зарядом мишени после нагревания не изменяется.

В настоящее время при снаряжении кумулятивных зарядов, применяемых в нефтяных и газовых скважинах в качестве термостойкого продукта, применяют октоген и его производные, и в частности окфол 3.5. Но церизин входящий в состав окфола имеет низкую температуру плавления в диапазоне 65-85 градусов Цельсия, что в свою очередь приводит к периодическим отказам кумулятивных зарядов, особенно в малогабаритных системах. Вызвано это смачиванием подсыпки из не флегматизированного октогена расплавленным церизином. что очень хорошо наблюдается при термостатировании зарядов при температуре 200 градусов Цельсия. Наблюдается выкипание пластификатора через отверстие узла инициирования заряда и через стык корпуса и кумулятивной облицовки. Помимо выкипания церизина и выхода остатков воздуха из шашки взрывчатого вещества происходит переход октогена из одной кристаллический формы в другую сопровождающийся изменением плотности и как следствие объема. Совокупность этих факторов приводит к ухудшению характеристик пробития зарядов вплоть до полного отсутствия детонации.

Суть изобретения заключается в том, что для связывания расплавленного церезина применяется сорбент, а именно порошок активированного угля, который полностью предотвращает вытекание, выкипание и смачивание узла инициирования заряда.

Сущность изобретения поясняется в табл.1.

Из табл. 1 следует, что предложенное техническое решение позволило повысить термостойкость кумулятивных зарядов на основе окфола 3,5 до 200°С и улучшить пробиваемость бетонных и стальных мишеней.

Источники информации

1. В.В. Попов, Учебное пособие Прострелочно-взрывные работы в скважинах. М-во образования и науки РФ, Юж., Рос. гос. техн. ун-т., Новочеркасск, ЮРГТУ, 2006, 212 с.

2. Е.Ю. Орлова и др. Октоген - термостойкое взрывчатое вещество, М., «Недра», 1975, 128 с.

Применение изобретения позволило:

- повысить термостойкость кумулятивных зарядов до 200°С, без снижения глубины пробития оболочек,

- повысить надежность срабатывания кумулятивных зарядов практически до 100%.

Изобретение относится к составам, которые могут использоваться при изготовлении кумулятивных зарядов для нефтедобывающей промышленности. Термостойкий кумулятивный заряд, применяемый в нефтяных и газовых скважинах, содержит в качестве взрывчатого вещества окфол 3,5. При изготовлении кумулятивного заряда в него в качестве сорбента введен порошок активированного угля при следующем соотношении компонентов, вес. %: окфол 3,5 95-99,5, порошок активированного угля 0,5-5. Обеспечивается повышение термостойкости кумулятивного заряда до 200°С и увеличение его пробивной способности. 3 ил., 1 табл.

Термостойкий кумулятивный заряд, применяемый в нефтяных и газовых скважинах, содержащий в качестве взрывчатого вещества окфол 3,5, отличающийся тем, что при изготовлении кумулятивного заряда в него в качестве сорбента введен порошок активированного угля при следующем соотношении компонентов, вес. %:

окфол 3,5 95-99,5 порошок активированного угля 0,5-5