Термоводостойкий детонирующий шнур

 

Изобретение относится к области средств инициирования взрыва и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности при ведении прострелочно-взрывных работ в скважинах. Изобретение направлено на создание шнура с минимальной толщиной оболочки, обладающего высокой надежностью инициирования зарядов перфоратора от взрывчатого вещества сердцевины шнура. Изобретение представляет собой шнур, взрывчатая сердцевина которого выполнена в виде стойкого в жидких агрессивных средах сплошного гибкого жгута, содержащего частицы взрывчатого вещества, равномерно распределенные по массе, состоящей из полимерной смеси каучуков, армированной частицами фторопласта, а оболочка выполнена из нитей и при этом оболочка внедрена в боковую поверхность жгута взрывчатой сердцевины шнура. Шнур может применяться как в корпусных, так и в бескорпусных кумулятивных перфораторах. 5 з.п.ф-лы, 1 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области средств инициирования взрыва и может найти применение в прострелочно-взрывной аппаратуре при добыче нефти и газа.

Одной из главных проблем в данной области является термоводостойкость используемых средств инициирования, в частности детонирующих шнуров, применяющихся для раздачи детонационного импульса на кумулятивные заряды, а также надежность передачи импульса от шнура к кумулятивным зарядам по всей длине перфоратора.

Известны выпускаемые промышленностью термостойкие детонирующие шнуры (ДШ) марок ДШТ-165, ДШТ-200, ДШУ-33 и ДШТТ по ТУ 84-711-83 и ТУ 84-825-79. Сердцевина этих ДШ выполнена из сыпучих или прессованных термостойких бризантных взрывчатых веществ (ВВ) и заключена сначала в нитяную, а затем в полимерную оболочку с герметизирующими колпачками на торцах ДШ.

Основным недостатком шнуров марок ДШТ-165, ДШТ-200 и ДШУ-33 является то, что при незначительных механических воздействиях происходит нарушение целостности оболочки, которое приводит к проникновению жидкости (влаги) в сердцевину шнура, что приводит к отказу шнуров.

У известного таблеточного шнура (ДШТТ) сердцевина состоит из предварительно спрессованных таблеток взрывчатого вещества, которые заключены в комбинированную нитяную оплетку и полимерную оболочку. Но в этом шнуре, при работе с ним при высоких температурах и давлениях скважинной жидкости, происходит подплавление полимерной оболочки и вследствие этого вымывание ВВ с торцов таблеток, что и приводит к отказам. Кроме того, таблеточные шнуры имеют повышенную мощность (линейную плотность сердцевины до 80 г/м), что приводит к большому количеству газообразных продуктов взрыва, сильной ударной волне и, как следствие, значительной деформации корпусов перфораторов, а также повышенному расходу дорогостоящего термостойкого ВВ.

Известны ДШ Primacord марок 80 RDX NYLON и 80 HMX NYLON XHV (технический бюллетень компании Инсайн-Бикфорд, 660 Hopmeadow Street Simsbury, CT 060700, 1990 г.). Указанные ДШ состоят из пористой взрывчатой сердцевины из гексогена или октогена в оплетке из полиэфирной или кевларовой нити и полимерной оболочки из нейлона. Масса (линейная плотность) сердцевины составляет 17 г/м. Диаметр шнуров (5,3 ± 0,1) мм. Скорость детонации - 6400 м/с (80 RDX) и 7500 м/с (80HMX). Усадка шнуров - 6%. Термостойкость - 148,6^oC (определялась в течение 1 часа в лабораторных условиях при нормальном давлении окружающей воздушной среды).

При этом, как отражено в техническом бюллетене, при случайном или намеренном повреждении оболочки влага может попасть в сердцевину шнуров и вызвать отказы шнура.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является детонирующий шнур с сердцевиной из пластичного взрывчатого вещества, окруженного защитной оболочкой (патент РФ N 2081101 от 10.06.97, C 06 C 5/00). Однако он имеет многослойную оболочку, выполненную из двух слоев лака, двух слоев нитей и слоя полимера и этот шнур не передает детонационный импульс через боковую поверхность (из-за значительной толщины оболочки) и не инициирует взрывчатое превращение взрывчатки в скважинах при ведении взрывных работ в горнорудной промышленности, а также не инициирует заряды кумулятивных перфораторов при прострелочно-взрывных работах при добыче нефти и газа.

Сущность настоящего изобретения состоит в том, что в детонирующем шнуре взрывчатая сердцевина выполнена в виде стойкого в жидких агрессивных средах сплошного гибкого жгута, содержащего частицы взрывчатого вещества, равномерно распределенные в полимерной смеси, состоящей из цис-бутадиенового и бутадиеннитрильного каучуков, армированных фторопластовым порошком, а оплетка выполнена из тонких полиэфирных, полиамидных и стеклянных нитей; герметизирующая полимерная оболочка не требуется.

Из большого ряда исследованных полимеров и каучуков предложенная полимерная смесь из цис-бутадиенового и бутадиеннитрильного каучуков с соотношением 1 к 2.5 обеспечивает выполнение цели технического решения с учетом технологичности прессования гибкого жгута сердцевины ДШ. Добавка к каучукам фторопластового порошка с размерами частиц от 100 до 300 мкм и процентным массовым содержанием от 1 до 3% позволяет добиться необходимой разрывной прочности гибкого жгута в пределах 1-2 МПа. При изготовлении ДШ из гибкого жгута путем варьирования диаметром калибрующего прессующего инструмента и сочетанием гладких комплексных нитей с линейной плотностью от 29 до 187 текс с кручеными нитями с линейной плотностью от 36 до 130 текс позволило получить глубину внедрения нитей оболочки в поверхность гибкого жгута на величину от 10 до 250 мкм.

Кроме того, в предлагаемом ДШ объемное соотношение частиц взрывчатого вещества и полимерной массы в сердцевине шнура составляет 0,7 - 0,85.

В конструкции предлагаемого ДШ отношение толщины к общему диаметру шнура, а именно 0,01 - 0,05 определено в ходе опытных работ и показано, что при меньшем отношении шнур не выдерживает требуемого усилия на разрыв, а при большем отношении не достигается надежная передача детонационного импульса от боковой поверхности шнура к дополнительным детонаторам кумулятивных перфораторов.

Признак I. Взрывчатая сердцевина выполнена в виде сплошного гибкого жгута, т.е. в ней нет как разрывов, так и пористости. Признак не известен в конструкциях ДШ.

Признак II. Наличие равномерно распределенных частиц ВВ в полимерной массе, армированной фторопластовым порошком. Признак не известен в конструкциях ДШ.

Признак III. Сердцевина шнура в виде жгута, содержащая полимерную смесь цис-бутадиенового и бутадиеннитрильного каучука стойка в жидких агрессивных средах без герметизации боковой поверхности и торцов ДШ. Признак не известен в конструкции ДШ.

Признак IV. Конструкция ДШ имеет минимальную толщину оплетки (оболочку) из всех известных конструкций ДШ.

Совокупность признаков позволяет существенно повысить надежность ДШ, обеспечивая тем самым выполнение цели технического решения.

На чертеже изображен общий вид ДШ.

ДШ состоит из стойкого в жидких агрессивных средах гибкого сплошного жгута (1), состоящего из частиц взрывчатого вещества (2), распределенных в полимерной массе - смеси цис-бутадиенового и бутадиеннитрильного каучуков (3), армированной фторопластовым порошком (4). Гибкий сплошной жгут (сердцевина ДШ) заключена в комбинированную оплетку (5), состоящую из полиамидных или полиэфирных нитей (6) и стеклянных нитей (7).

Наличие равномерно распределенных в полимерной смеси частиц взрывчатого вещества значительно повышает детонационную способность (скорость детонации, детонационное давление и бризантность) жгута по сравнению с распределением в ДШ отдельных частиц ВВ. При одинаковой массе ВВ в опытных образцах шнура (пример 2) при той же массе гексогена, что и у шнура 80 RDX получена повышенная детонационная способность.

Примеры выполнения ДШ представлены в таблице.

Изобретение разработано как для применения в бескорпусных, так и в корпусных кумулятивных перфораторах в нефтегазовой промышленности или в горнодобывающей промышленности при БВР (буровзрывные работы) на открытых горных разработках.

Шнур находится на стадии промышленных испытаний.

Формула изобретения

1. Термоводостойкий детонирующий шнур, содержащий взрывчатую сердцевину и оболочку, отличающийся тем, что в нем взрывчатая сердцевина выполнена в виде стойкого в жидких агрессивных средах сплошного гибкого жгута, содержащего частицы взрывчатого вещества, равномерно распределенные в массе, состоящей из полимерной смеси цис-бутадиенового и бутадиеннитрильного каучуков, армированной частицами фторопласта, а оболочка выполнена из гладких комплексных и крученых нитей, при этом оболочка внедрена в боковую поверхность гибкого жгута.

2. Шнур по п. 1, отличающийся тем, что толщина оболочки определяется соотношением: S = (0,01 - 0,05) d, где S - толщина оболочки, мм, d - диаметр детонирующего шнура, мм.

3. Шнур по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гладких комплексных нитей используются полиамидные или полиэфирные нити линейной плотностью 29 - 187 текс, а в качестве крученых нитей используются нити стеклянные линейной плотностью 36-130 текс.

4. Шнур по п.1, отличающийся тем, что глубина внедрения нитей оболочки в боковую поверхность гибкого жгута составляет от 10 до 250 мкм.

5. Шнур по п.1, отличающийся тем, что в качестве взрывчатого вещества взрывчатая сердцевина содержит ТЭН, гексоген или октоген.

6. Шнур по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимерной смеси использованы цис-бутадиеновый и бутадиеннитрильные каучуки в соотношении 1 к 2,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3