Недетонационноспособный твердотопливный состав


 


Владельцы патента RU 2616654:

Общество с ограниченной ответственностью "ПерфоТерм-Пакер" (RU)

Изобретение относится к созданию недетонационноспособного твердотопливного состава, применяемого в системах интенсификации добычи нефти, в том числе в камерах пневматического привода шлипсовых пакеров, используемых для изоляции нефтяных пластов. Изобретение направлено на устранение детонационной способности твердотопливного состава при повышенных (более 30 МПа) давлениях с сохранением способности к послойному горению и снижение эрозионной способности продуктов горения, благодаря устранению содержания в продуктах горения оксидов хрома. Недетонационноспособный твердотопливный состав содержит компоненты при следующих соотношениях, мас.%: нитрат аммония 75-85, порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук 10-24 и натрий салициловокислый 1-5 в качестве катализатора горения, обеспечивающего недетонационноспособность и отсутствие в продуктах горения оксидов хрома. 1 табл.

 

Изобретение относится к области разработки твердых топлив, а именно к созданию недетонационноспособного твердотопливного состава, применяемого в системах интенсификации добычи нефти, в том числе в камерах пневматического привода шлипсовых пакеров, используемых для изоляции нефтяных пластов.

Известно низкотемпературное твердое топливо, содержащее нитрат аммония в качестве окислителя, каучук СКДМ-80 в качестве полимерного горючего, ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол в качестве отверждающего агента и динитрофеноксиэтанол в качестве катализатора скорости горения при следующем соотношении компонентов, мас. %:

нитрат аммония 80,7
каучук марки СКДМ-80 19,3
динитрофеноксиэтанол (1,0-1,5) сверх 100%
отверждающий агент 0,2 сверх 100%,

см. патент RU 2389714, МПК С06В 31/30 (2006.01), C06D 5/06 (2006.01), 2010.

Недостатками известного топлива являются высокое содержание твердых продуктов горения и повышенные сложность и длительность переработки топлива в изделия, связанные с применением высоковязкого связующего и необходимостью его отверждения специальным агентом.

Наиболее близким по техническому воплощению к предлагаемому изобретению является термопластичный твердотопливный состав для обработки нефтяных скважин, содержащий нитрат аммония в качестве окислителя, порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с размерами частиц 0,4-2,0 мм в качестве горючего-связующего и бихромат калия или бихромат аммония в качестве катализатора процесса горения при следующем соотношении компонентов, мас. %:

нитрат аммония 79-88
порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с
размерами частиц 0,4-2,0 мм 8-18
бихромат калия или бихромат аммония 1-11,

см. RU Патент 2444554, МПК С09K 8/60 (2006.01), C06D 5/06 (2006.01), С06В 31/30 (2006.01), С09K 8/594 (2006.01), С09K 8/72 (2006.01), 2012.

Недостатком известного термопластичного твердотопливного состава является детонационная способность при повышенных давлениях. Это связано с использованием в качестве катализатора горения бихромата калия или аммония, которые при давлениях более 30 МПа способствуют значительному увеличению скорости горения и переходу режима послойного горения в детонацию. Детонационная способность известного состава ограничивает область его применения в некоторых устройствах, например в камерах пневматического привода шлипсовых пакеров, в которых при эксплуатации достигается давление до 35 МПа. Детонация твердого топлива может создать резкий импульс давления внутри камеры, превышающий предел прочности материала камеры, что приведет к ее разрушению.

Другим недостатком известного термопластичного твердотопливного состава является повышенная эрозионная способность продуктов горения по отношению к конструкционным элементам систем для интенсификации нефтедобычи, что приводит к быстрому износу и значительному снижению ресурса эксплуатации этих элементов. Этот недостаток обусловлен высоким содержанием в продуктах горения термопластичного твердотопливного состава твердых частиц оксидов хрома, образующихся из молекул хрома, выделяющихся при разложении катализаторов бихромата калия или бихромата аммония.

В предлагаемом изобретении решается задача устранения детонационной способности твердотопливного состава при повышенных (более 30 МПа) давлениях с сохранением способности к послойному горению и снижение эрозионной способности продуктов горения, обусловленной высоким содержанием оксидов хрома.

Задача решается тем, что предлагаемый твердотопливный состав, включающий нитрат аммония, порошкообразный бутадиен-нитрильный и катализатор горения, в качестве катализатора горения содержит натрий салициловокислый при следующем соотношении компонентов:

нитрат аммония 75-85
порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук 24-10
натрий салициловокислый 1-5

Отличительной особенностью изобретения является то, что применяемый в твердотопливном составе натрий салициловокислый при давлениях, меньших 30 МПа, является катализатором процесса горения, обеспечивая скорость горения на уровне известного твердотопливного состава, а при давлениях более 30 МПа становится стабилизатором процесса горения, обеспечивающим постоянство значения скорости горения, что исключает переход режима послойного горения в детонацию. Кроме того, натрий салициловокислый не содержит молекул хрома в составе, что исключает образование в процессе горения твердых частиц оксидов хрома.

Таким образом, решение технической задачи позволяет устранить детонационную способность твердотопливного состава при повышенных давлениях (более 30 МПа) и снизить эрозионную способность продуктов горения, благодаря отсутствию в их составе оксидов хрома.

В предлагаемом недетонационноспособном твердотопливном составе используются следующие компоненты: нитрат аммония (в виде измельченной гранулированной аммиачной селитры, соответствующей ГОСТ 2-85), каучук бутадиен-нитрильный порошкообразный (ТУ 38.30328-2008), натрий салициловокислый (ГОСТ 17628-72).

Примеры конкретного выполнения

Пример 1

Заявляемый недетонационноспособный твердотопливный состав приготавливают путем механического смешивания в барабанном смесителе при следующем соотношении компонентов, мас. %:

нитрат аммония 75
порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук 24
натрий салициловокислый 1

Из полученной массы методом глухого прессования формуют цилиндрические образцы диаметром 30 мм, бронированные по боковой поверхности. Скорость горения и детонационную способность определяли в установке постоянного давления в атмосфере азота при давлениях 2,5 МПа и 35 МПа. Скорость горения рассчитывали по отношению высоты образца состава к времени горения, которое определялось как разность между окончанием и началом процесса горения, фиксируемым с помощью фотометрического датчика. Детонационная способность определялась по резкому скачку давления в камере установки постоянного давления, фиксируемому с помощью высокочастотного пьезоэлектрического датчика давления PSI, системы преобразования сигнала РСВ и программного обеспечения графического представления результатов измерений L-graph. Содержание твердых частиц оксидов в продуктах горения определяли расчетным методом. Примеры конкретного выполнения 2 и 3 аналогичны примеру 1. Данные по примерам 1-3 с указанием характеристик предлагаемого твердотопливного состава представлены в таблице,

Из данных таблицы видно, что скорость горения предлагаемого твердотопливного состава при давлении 2,5 МПа составляет 2,5-3,8 мм/с, что соответствует уровню скоростей твердотопливного состава-прототипа. При давлении 35 МПа предлагаемый твердотопливный состав не способен к детонации в отличие от состава-прототипа. В продуктах горения предлагаемого твердотопливного состава не содержится оксидов хрома, в продуктах горения состава-прототипа содержание оксидов хрома составляет 2,0-4,8 мас. %.

Таким образом, предлагаемый твердотопливный состав сохраняет скорость горения на уровне твердотопливного состава-прототипа, что позволяет использовать его в системах интенсификации нефтедобычи, при этом предлагаемый состав в отличие от состава-прототипа не обладает детонационной способностью при давлениях более 30 МПа, что позволяет использовать его в камерах пневматического привода шлипсовых пакеров, используемых для изоляции нефтяных пластов. Отсутствие в продуктах горения твердых частиц оксидов хрома позволяет снизить эрозионную способность продуктов горения по отношению к конструкционным материалам и, таким образом, повысить их эксплуатационный ресурс. Применение предлагаемого твердотопливного состава позволяет расширить область применения твердотопливных составов в системах интенсификации нефтедобычи, обеспечить надежность, успешность применения этих систем и повысить эксплуатационный ресурс конструкционных элементов.

Недетонационноспособный твердотопливный состав для систем интенсификации добычи нефти, включающий нитрат аммония, порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук, катализатор горения, отличающийся тем, что он в качестве катализатора горения, содержит натрий салициловокислый при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

нитрат аммония 75-85
порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук 10-24
натрий салициловокислый 1-5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к борфторсодержащим композициям, которые могут быть использованы в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем (ЭКС), например порохов, пиротехнических и взрывчатых составов, смесевых твердых ракетных топлив.

Изобретение относится к изготовлению бронированных твердотопливных зарядов, покрытие которых исключает горение забронированных поверхностей. Бронирование термостойкого заряда топлива осуществляется в две стадии.

Изобретение относится к созданию термостойких газогенерирующих кислотообразующих высокопрочных топлив для скважинных аппаратов различного механизма действия: пороховых аккумуляторов давления скважинных, пороховых генераторов давления, пулевых и кумулятивных перфораторов и др.

Изобретение относится к смешению компонентов взрывчатых составов, в том числе смесевых ракетных твердых топлив (СРТТ). После подготовки компонентов осуществляют дозирование жидковязких и порошкообразных компонентов, включая взрывчатое вещество и окислитель, и их перемешивание.

Изобретение относится к прикладной химии, а именно к твердым горючим (ТГ) для прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) активно-реактивных снарядов (АРС). Твердое горючее содержит органическое горючее-связующее, ультрадисперсный порошок высокоэнергетического металла и карборан и/или фенилкарборан.

Изобретение относится к области создания термостойких газогенерирующих кислотообразующих высокопрочных топлив для скважинных аппаратов различного механизма действия: пороховых аккумуляторов давления скважинных, пороховых генераторов давления, пулевых и кумулятивных перфораторов для термогазохимического и барического воздействия на призабойную зону пласта в нефтяных и газовых скважинах с одновременной кислотной обработкой с целью интенсификации добычи ресурсов.

Изобретение относится к твердым ракетным топливам, используемым в изделиях для активного воздействия на облака при борьбе с градом и грозами, стимулирования и интенсификации осадков, рассеивания облаков и туманов.

Изобретение относится к ракетной технике. Смесевое твердое ракетное топливо содержит окислитель - перхлорат калия или натрия, органическое горючее: сорбит или заполимеризованную эпоксидную смолу, и в качестве катализатора горения соль металла, содержащую нитрильную группу: цианид, или цианат, или тиоцианат.

Изобретение относится к производству ракетной техники, а именно к изготовлению зарядов смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ). Способ изготовления заряда смесевого ракетного твердого топлива включает последовательное механическое перемешивание окислителя и смеси горюче-связующего на основе полимера с пластификатором, металлическим горючим, технологическими добавками и порционный слив приготовленной топливной массы в корпус.
Изобретение относится к ракетным топливам. Рассмотрены варианты ракетных топлив, включающие нитрат аммония или динитрамид аммония в комбинациях с дибораном, тетрабораном, боргидридом бериллия, гидридом бериллия и бором.
Настоящее изобретение относится к взрывчатым веществам на основе смеси нитрата аммония и топливного масла. Композиции содержат нитрат аммония (а), топливный компонент (b), функционализированный полимерный компонент (с) и растворимое в масле анионное поверхностно-активное вещество (d), при этом смесь компонентов (b), (с) и (d) образует гель, не являющийся легкотекучим.

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам и может быть использовано в горной промышленности при разработке месторождений полезных ископаемых на земной поверхности, в шахтах, не опасных по газу и пыли, и при проведении других взрывных работ (котлованы, дамбы и др.).
Изобретение относится к составам твердых топлив на основе нитрата аммония и может быть использовано для очистки нефтяных скважин от асфальтено-смолисто-парафинистых отложений, проведения гидроразрыва пласта при добыче нефти, а также в качестве источника энергии твердотопливных ракетных двигателей.

Изобретение относится к области оборудования для фильтрации высоковязких (до 200 Па·с) растворов каучуков в токсичном и пожароопасном органическом растворителе (легковоспламеняющейся жидкости) от сгустков геля и посторонних предметов.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к разработке термопластичного твердотопливного состава, используемого для интенсификации и добычи нефти, а также в качестве источника энергии твердотопливных ракетных двигателей.
Изобретение относится к области разработки газогенерирующих низкотемпературных твердых топлив. .
Изобретение относится к составам твердых топлив. .

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам и может применяться в обводненных скважинах для отбойки горных пород. .

Изобретение относится к разработке взрывчатых составов, используемых для ведения взрывных работ методом шпуровых и скважинных зарядов в горнорудной промышленности.

Изобретение относится к разработке взрывчатых составов и способам их изготовления. .
Изобретение относится к производству ракетной техники, а именно к технологии изготовления крупногабаритных зарядов смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ) методом свободного литья. Изготовление заряда смесевого твердого ракетного топлива включает приготовление и слив топливной массы в корпус заряда, собранный с каналообразующей оснасткой. На заключительной стадии слива, после прекращения свободного истечения топливной массы в корпус, определяемого показаниями приборов, смеситель заполняют инертным газом при давлении, обеспечивающем свободное истечение топливной массы в корпус, периодически повышая давление по мере того, как прекращается свободное истечение топливной массы, до полного заполнения корпуса, которое регистрируется датчиками давления, расположенными на каналообразующей оснастке. После чего заряд выдерживают в смесителе при атмосферном давлении. Способ позволяет обеспечить заполнение топливной массой объема корпуса, расположенного выше сливного отверстия, и уменьшить расход дорогостоящего СРТТ, необходимого для изготовления заряда. 2 пр.
Наверх