CN105503486B - 一种石油开采耐温传爆管装配用炸药及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石油开采耐温传爆管装配用炸药及其制备方法,所述石油开采耐温传爆管装配用炸药包括98.5~99.5wt%的奥克托今HMX和0.5~1.5wt%的粘结剂丙烯酸树脂软2号,具有传爆可靠性好,起爆感度和冲击波感度高,威力大,耐高温,压药性能好的特点。本发明提供的制备方法操作简单方便,适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及炸药领域,特别涉及一种石油开采耐温传爆管装配用炸药及其制备方法。
背景技术
随着地下资源的开采和宇宙航行事业的发展,一种耐高温、高压(或低压)的炸药(简称耐热炸药)的需求越来越多,尤其是在石油开采领域。石油勘探、开采过程中,在钻井、固井完成后,需要进行油井射孔打开地层与井筒间通道,让流体流入井筒。射孔弹就是装在射孔器上用来向井壁射孔的爆破器材。石油深井射孔作业中,需要耐高温的爆破器材,如耐热雷管和导爆索,它们的主装药就是耐热炸药。
耐热炸药根据其组成可分为耐热单质炸药和耐热混合炸药。目前国内现有的单质炸药黑索金(RDX)、奥克托今(HMX)具有较好的爆轰能量,且耐热性好(RDX 180℃,HMX 200℃),尤其HMX的爆轰感度较理想,但其静电、流散性、压装工艺性、安全性以及强度都存在严重不足。而国内已生产的R791、A-5、PBXN-5和R852等高分子粘结炸药虽然安全性、装药工艺性均优于单质炸药,但它们的爆轰感度和爆轰能量以及可靠性均难以满足井下作业的技术要求。
为解决目前耐温传爆管用药难压制、流散性差、飞粉严重、装配成传爆管后可靠性差、起爆感度低等技术问题,急需提供一种新型的耐温传爆管用药。
发明内容
本发明的目的在于提供一种传爆可靠性好,起爆感度和冲击波感度高,威力大,耐高温,压药性能好的石油开采耐温传爆管装配用炸药以及简单易行,适用于大规模生产的制备方法。
本发明提供了一种石油开采耐温传爆管装配用炸药,其组分包括奥克托今HMX和粘结剂,所述粘结剂为固含量≥29%,pH=4.0±1.0的丙烯酸树脂。
优选的,所述石油开采耐温传爆管装配用炸药,其组分包括98.5~99.5wt%的奥克托今HMX和0.5~1.5wt%的粘结剂。
优选的,所述奥克托今HMX的D50为3.0~5.0μm。
本发明提供了一种上述技术方案所述石油开采耐温传爆管装配用炸药的制备方法,包括以下步骤:
(1)将奥克托今HMX与水混合,得到悬浮液;
(2)将所述步骤(1)中得到的悬浮液与粘结剂和破乳剂混合,得到混合溶液;
(3)将步骤(2)中得到的混合溶液加热后与乙酸乙酯混合,进行造粒;
(4)将所述造粒后产品中的乙酸乙酯去除;
(5)将步骤(4)中去除乙酸乙酯后的产品过滤得到炸药。
优选的,所述步骤(1)中水的质量为奥克托今HMX质量的3~4倍。
优选的,所述步骤(2)中破乳剂的质量为奥克托今HMX质量的2~5%。
优选的,所述破乳剂为无水Na2SO4或无水CaCl2。
优选的,所述步骤(3)中加热温度为55~60℃,升温至所述加热温度的速率为2~5℃/s。
优选的,所述步骤(4)具体为通过蒸馏去除乙酸乙酯,所述蒸馏为真空蒸馏,蒸馏温度为65~75℃。
优选的,所述步骤(5)中过滤温度为30~40℃。
本发明提供的石油开采耐温传爆管装配用炸药,具有传爆可靠性好,起爆感度和冲击波感度高,威力大,耐高温,压药性能好的特点,实验结果表明,殉爆距离平均可达9.8cm,轴线偏心距离低至3mm,可满足耐温传爆管160℃,48h,爆轰间距大于5cm的使用要求,爆轰的安全性和成功率均优于现有技术的传爆管用药。
本发明还提供了上述石油开采耐温传爆管装配用炸药的制备方法,本发明提供的制备方法简单易行,可适用于大规模工业化生产。
具体实施方式
本发明提供了一种石油开采耐温传爆管装配用炸药,包括奥克托今HMX和粘结剂,所述粘结剂为丙烯酸树脂软2号。
本发明提供的石油开采耐温传爆管装配用炸药优选包括98.5~99.5wt%的奥克托今HMX。在本发明中,所述奥克托今HMX的D50优选为3.0~5.0μm。在本发明中,所述奥克托今HMX为石油开采耐温传爆管装配用炸药的主体,保证炸药有理想的起爆感度和冲击波感度,使得起爆、传爆可靠性、爆轰的安全性和成功率都更高。
本发明提供的石油开采耐温传爆管装配用炸药优选包括0.5~1.5wt%的丙烯酸树脂粘结剂。本发明中,所述丙烯酸树脂粘结剂优选为市售的固含量≥29%,pH=4.0±1.0的丙烯酸树脂软2号;所述粘结剂析出在炸药的表面,并粘结成颗粒。
本发明还提供了上述技术方案所述石油开采耐温传爆管装配用炸药的制备方法,包括以下步骤:
(1)将奥克托今HMX与水混合,得到悬浮液;
(2)将所述步骤(1)中得到的悬浮液与粘结剂和破乳剂混合,得到混合溶液;
(3)将步骤(2)中得到的混合溶液加热后与乙酸乙酯混合,进行造粒;
(4)将所述造粒后产品中的乙酸乙酯去除;
(5)将步骤(4)中去除乙酸乙酯后的产品过滤得到炸药。
本发明将奥克托今HMX与水混合,得到悬浮液。本发明对所述混合的方法没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的物料混合的技术方案即可。本发明优选将奥克托今HMX加入水中,搅拌得到悬浮液。在本发明中,所述水的质量优选为奥克托今HMX质量的3~4倍。在本发明中,所述搅拌优选为机械搅拌,更优选为四页式推进式搅拌,搅拌速率优选为35±5Hz;所述搅拌的作用是使奥克托今HMX在水中充分分散悬浮。
得到悬浮液后,本发明所述悬浮液与粘结剂和破乳剂混合,得到混合溶液。本发明对所述混合的方法没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的混合的技术方案即可。本发明优选向所述悬浮液中加入粘结剂,搅拌均匀后再加入破乳剂,搅拌得到混合溶液。在本发明中,所述粘结剂具有较好的耐温性能,同时具有适当的玻璃化温度,可以保证良好的压药性能。在本发明中,所述搅拌优选为机械搅拌,更优选为四页式推进式搅拌,搅拌速率优选为35±5Hz。在本发明中,所述破乳剂的质量优选为奥克托今HMX质量的2~5%;所述破乳剂优选为无水Na2SO4或无水CaCl2。在本发明中,所述破乳剂使得粘结剂能够破乳,使粘结剂析出在炸药的结晶表面,与奥克托今HMX充分接触,并粘结成颗粒,从而使最终得到的产品粒度均匀,用于压药或装药过程时,无飞粉。
本发明将得到的混合溶液加热后与乙酸乙酯混合,进行造粒。本发明对所述加热及造粒的方法没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的加热及造粒的技术方案即可。本发明优选采用蒸汽对混合溶液进行加热。在本发明中,所述加热温度优选为55~60℃,升温至所述加热温度的速率优选为2~5℃/s;
加热后,本发明优选向所述加热后的混合溶液中加入乙酸乙酯进行造粒,得到白色颗粒。在本发明中,所述乙酸乙酯的加入速率优选为15~30mL/min。在本发明中,在所述乙酸乙酯的加入速率下,使混合溶液中各个位置所形成的白色颗粒都按一致的速率均匀聚合长大,使加入过程与乙酸乙酯的扩散过程密切配合,最大限度的使白色颗粒的生长速率均匀。在本发明中,所述乙酸乙酯把奥克托今HMX和粘结剂粘结在一起,在水中形成小球,并逐渐把粘结剂溶解,完成包覆过程,乙酸乙酯的加入量越多,白色颗粒的粒度越大。在本发明中,优选通过取样观察白色颗粒粒度的大小控制乙酸乙酯的加入量。本发明优选在所述白色颗粒的粒度为1.70~0.30mm时停止加入乙酸乙酯。
造粒完成后,本发明将造粒后得到的产品中的乙酸乙酯去除。本发明对所述去除乙酸乙酯的方法没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的去除乙酸乙酯的技术方案即可。本发明优选采用蒸馏的方法去除乙酸乙酯,所述蒸馏优选为真空蒸馏,真空度优选为0.02~0.04MPa,蒸馏温度优选为65~75℃。
去除乙酸乙酯后,本发明将所述去除乙酸乙酯后的产品过滤,得到炸药,得到炸药。本发明对所述过滤的方法没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的过滤的技术方案即可。本发明优选在30~40℃进行过滤得到炸药。在本发明所述过滤温度下,白色颗粒不易粘合在一起,并且在操作过程中不易出现烫伤事故。
本发明优选将过滤得到的固形物进行洗涤、干燥和过筛。本发明对所述洗涤、干燥和过筛的方法没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的洗涤、干燥和过筛的技术方案即可。在本发明中,所述洗涤优选采用水。在本发明中,所述干燥优选采用真空干燥或水浴干燥,所述真空干燥温度优选为70~95℃,真空干燥时间优选为7~10h,真空度优选为≥0.04MPa;所述水浴干燥温度优选为70~95℃,水浴干燥时间优选为15~20h。在本发明中,所述过筛优选采用1.70mm和0.30mm的标准筛网进行筛选。所述筛选是为了去除干燥后的部分不能满足产品使用要求的大颗粒和细颗粒,得到满足需要的合格产品。
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的石油开采耐温传爆管装配用炸药及其制备方法进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1:
(1)将19.7kg奥克托今HMX放入80kg水中,搅拌得到悬浮液;
(2)向悬浮液中加入0.787kg粘结剂,搅拌均匀后再加入0.985kg无水Na2SO4破乳剂,搅拌均匀得到混合溶液;
(3)将得到的混合溶液以2℃/min速率升温至65℃,以30ml/min的速率加入乙酸乙酯进行造粒,通过取样观察白色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量,乙酸乙酯加入的量越多,白色颗粒的粒度越大;
(4)当白色颗粒粒度大小达到1.70mm~0.30mm(12目~50目)之间的粒度时,停止加入乙酸乙酯,打开真空系统,使真空度达到0.02MPa,同时将混合溶液升温至75℃,对乙酸乙酯进行蒸馏;
(5)待乙酸乙酯蒸馏完毕,将混合溶液降温至40℃,然后对去除乙酸乙酯后的产品进行过滤得到炸药;
(6)对过滤得到的炸药用水进行洗涤,将洗涤后的物料进行真空干燥,真空干燥柜内温度控制在70℃,真空干燥时间为10h,真空度为0.04MPa;采用1.70mm和0.30mm的标准筛网进行筛选,得到新型耐温传爆管用药;
(7)根据《油气井用传爆管通用技术条件及检测方法》SYT6753-2009对得到的炸药进行检测,殉爆距离L平均为8.5cm,轴线偏心距离d为3.2mm,满足技术要求。
实施例2:
(1)将19.74kg奥克托今HMX放入72kg水中,搅拌得到悬浮液;
(2)向悬浮液中加入0.682kg粘结剂,搅拌均匀后再加入0.434kg的无水Na2SO4破乳剂,并搅拌均匀得到混合溶液;
(3)将得到的混合溶液以2.5℃/min速率升温至63℃,以28mL/min的速率加入乙酸乙酯进行造粒,通过取样观察白色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量,乙酸乙酯加入的量越多,白色颗粒的粒度越大;
(4)当白色颗粒粒度大小达到1.70mm~0.30mm(12目~50目)之间的粒度时,停止加入乙酸乙酯,打开真空系统,使真空度达到0.02MPa,同时将混合溶液升温至73℃,对乙酸乙酯进行蒸馏;
(5)待乙酸乙酯蒸馏完毕,将混合溶液降温至38℃,然后对去除乙酸乙酯后的产品进行过滤得到炸药;
(6)对过滤得到的炸药用水进行洗涤,将洗涤后的物料进行真空干燥,真空干燥柜内温度控制在85℃,真空干燥时间为9h,真空度为0.05MPa;采用1.70mm和0.30mm的标准筛网进行筛选,得到新型耐温传爆管用药;
(7)根据《油气井用传爆管通用技术条件及检测方法》SYT6753-2009对得到的炸药进行检测,殉爆距离L平均为8.8cm,轴线偏心距离d为3.0mm,满足技术要求。
实施例3:
(1)将19.76kg奥克托今HMX放入70kg水中,搅拌得到悬浮液;
(2)向悬浮液中加入0.630kg粘结剂,搅拌均匀后再加入0.593kg的无水Na2SO4破乳剂,并搅拌均匀得到混合溶液;
(3)将得到的混合溶液以3℃/min速率升温至60℃,以25mL/min的速率加入乙酸乙酯进行造粒,通过取样观察白色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量,乙酸乙酯加入的量越多,白色颗粒的粒度越大;
(4)当白色颗粒粒度大小达到1.70mm~0.30mm(12目~50目)之间的粒度时,停止加入乙酸乙酯,打开真空系统,使真空度达到0.03MPa,同时将混合溶液升温至70℃,对乙酸乙酯进行蒸馏;
(5)待乙酸乙酯蒸馏完毕,将混合溶液降温至36℃,然后对去除乙酸乙酯后的产品进行过滤得到炸药;
(6)对过滤得到的炸药用水进行洗涤,将洗涤后的物料进行真空干燥,真空干燥柜内温度控制在95℃,真空干燥时间为7h,真空度为0.06MPa;采用1.70mm和0.30mm的标准筛网进行筛选,得到新型耐温传爆管用药;
(7)根据《油气井用传爆管通用技术条件及检测方法》SYT6753-2009对得到的炸药进行检测,殉爆距离L平均为9.0cm,轴线偏心距离d为3.0mm,满足技术要求。
实施例4:
(1)将19.78kg奥克托今HMX放入64kg水中,搅拌得到悬浮液;
(2)向悬浮液中加入0.577kg粘结剂,搅拌均匀后再加入0.495kg的无水Na2SO4破乳剂,并搅拌均匀得到混合溶液;
(3)将得到的混合溶液以4℃/min速率升温至57℃,以20mL/min的速率加入乙酸乙酯进行造粒,通过取样观察白色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量,乙酸乙酯加入的量越多,白色颗粒的粒度越大;
(4)当白色颗粒粒度大小达到1.70mm~0.30mm(12目~50目)之间的粒度时,停止加入乙酸乙酯,打开真空系统,使真空度达到0.035MPa,同时将混合溶液升温至68℃,对乙酸乙酯进行蒸馏;
(5)待乙酸乙酯蒸馏完毕,将混合溶液降温至32℃,然后对去除乙酸乙酯后的产品进行过滤得到炸药;
(6)对过滤得到的炸药用水进行洗涤,将洗涤后的物料进行水浴干燥,干燥温度控制在70℃,水浴干燥时间20h。采用1.70mm和0.30mm的标准筛网进行筛选,得到新型耐温传爆管用药;
(7)根据《油气井用传爆管通用技术条件及检测方法》SYT6753-2009对得到的炸药进行检测,殉爆距离L平均为9.5cm,轴线偏心距离d为3.2mm,满足技术要求。
实施例5:
(1)将19.80kg奥克托今HMX放入60kg水中,搅拌得到悬浮液;
(2)向悬浮液中加入0.525kg粘结剂,搅拌均匀后再加入0.396kg的无水Na2SO4破乳剂,并搅拌均匀得到混合溶液;
(3)将得到的混合溶液以5℃/min速率升温至55℃,以15mL/min的速率加入乙酸乙酯进行造粒,通过取样观察白色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量,乙酸乙酯加入的量越多,白色颗粒的粒度越大;
(4)当白色颗粒粒度大小达到1.70mm~0.30mm(12目~50目)之间的粒度时,停止加入乙酸乙酯,打开真空系统,使真空度达到0.04MPa,同时将混合溶液升温至65℃,对乙酸乙酯进行蒸馏;
(5)待乙酸乙酯蒸馏完毕,将混合溶液降温至30℃,然后对去除乙酸乙酯后的产品进行过滤得到炸药;
(6)对过滤得到的炸药用水进行洗涤,将洗涤后的物料进行水浴干燥,干燥温度控制在95℃,水浴干燥时间15h。采用1.70mm和0.30mm的标准筛网进行筛选,得到新型耐温传爆管用药;
(7)根据《油气井用传爆管通用技术条件及检测方法》SYT6753-2009对得到的炸药进行检测,殉爆距离L平均为9.8cm,轴线偏心距离d为3.2mm,满足技术要求。
对用本发明所述石油开采耐温传爆管装配用炸药装配的耐温传爆管进行了传爆管环境试验按Q/AH0205-996《油气井用耐温传爆管》测试,测试结果见表1,表1为本发明实施例5得到的炸药的性能检测结果。
表1本发明实施例5得到的炸药的性能检测结果
由表1可以看出,本发明实施例5提供的石油开采耐温传爆管装配用炸药可适用于180±2℃高温传爆,50±2℃,RH>95%湿度下的低温传爆以及-40±2℃的超低温传爆。
由以上实施例可知,使用本发明提供的石油开采耐温传爆管装配用炸药或按照本发明提供的制备方法制备的石油开采耐温传爆管装配用炸药具有良好的起爆感度和冲击波感度,传爆可靠性,威力大,耐高温,作用可靠,使用安全,静电小,易压制,无飞粉的特点,殉爆距离平均可达9.8cm,轴线偏心距离低至3mm,可满足耐温传爆管160℃,48h,爆轰间距大于5cm的使用要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种石油开采耐温传爆管装配用炸药,其组分包括98.5~99.5wt%的奥克托今HMX和0.5~1.5wt%的粘结剂,所述粘结剂为固含量≥29%,pH=4.0±1.0的丙烯酸树脂;所述奥克托今HMX的D50为3.0μm;
所述石油开采耐温传爆管装配用炸药的制备方法,包括以下步骤:
(1)将奥克托今HMX与水混合,得到悬浮液;所述水的质量为奥克托今HMX质量的3~4倍;
(2)将所述步骤(1)中得到的悬浮液与粘结剂和破乳剂混合,得到混合溶液;
(3)将步骤(2)中得到的混合溶液加热后与乙酸乙酯混合,进行造粒;
(4)将所述造粒后产品中的乙酸乙酯去除;
(5)将步骤(4)中去除乙酸乙酯后的产品过滤得到炸药。
2.权利要求1所述石油开采耐温传爆管装配用炸药的制备方法,包括以下步骤:
(1)将奥克托今HMX与水混合,得到悬浮液;所述水的质量为奥克托今HMX质量的3~4倍;
(2)将所述步骤(1)中得到的悬浮液与粘结剂和破乳剂混合,得到混合溶液;
(3)将步骤(2)中得到的混合溶液加热后与乙酸乙酯混合,进行造粒;
(4)将所述造粒后产品中的乙酸乙酯去除;
(5)将步骤(4)中去除乙酸乙酯后的产品过滤得到炸药。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中破乳剂的质量为奥克托今HMX质量的2~5%。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述破乳剂为无水Na2SO4或无水CaCl2。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中加热温度为55~60℃,升温至所述加热温度的速率为2~5℃/s。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)具体为通过蒸馏去除乙酸乙酯,所述蒸馏为真空蒸馏,蒸馏温度为65~75℃。
7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中过滤温度为30~40℃。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |