CN105712810A - 一种复合含能材料及其制备应用方法 - Google Patents

Abstract

一种复合含能材料，按质量比包括以下组成：高氯酸：15?40%,铝粉:10?30%，硝酸铵：20?60%，粘合剂：5?8%，选择金属丝后，在金属丝外层，将原物料按比例混合后，装入模具压制成形，包裹制成一定尺寸，耐水、油或混合液体，有一定机械强度，可在30Mpa压力下不损坏，性质稳定，为地质勘探提供安全，环保性震源弹，为油气储层改造提供一种安全，环保的脉冲改造技术，为特种环境中的有限爆破提供一种安全，可控，环保的爆破弹等。

Description

一种复合含能材料及其制备应用方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种复合含能材料及其制备应用方法。

背景技术

传统上，在水中产生冲击波的方式有化学能释放和机械能利用两种。以化学爆炸，爆燃产生冲击波的方式中，为了降低起爆能量，无论是采取雷电管还是火雷管，需要提高炸药和火药的敏感性，但同时增大了炸药，火药的危险，给生产安全和社会稳定带来了很大的危害，所以各种高含能的炸药，火药受到严格的管制。以高分子有机化合物为主的各种炸药，火药同时还是有毒物质，对环境产生污染。在地质勘探中，所谓人工震源实际是以机械能在地面产生冲击波，通过地表的曼波层耦合到关心的地层，效率低下，分辨率差。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种复合含能材料及其制备应用方法，在高温，摩擦，冲击振动情况下不会发生化学反应，具备安全度高、耐高压的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种复合含能材料，其特征在于，按质量比包括以下组成：

高氯酸：15-40%,

铝粉:10-30%，

硝酸铵：20-60%，

粘合剂：5-8%。

所述的粘合剂采用改性丙烯酸酯。

一种复合含能材料的制备应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）复合含能材料为圆柱状，根据作业要求，直径12至20mm,长度60至100mm，密度1.3至1.7；

2）复合含能材料中心有一根直径0.18至0.35的耐高频金属丝，长度大于圆柱体长度约6mm；

3）按步骤2选择金属丝后，在金属丝外层，将制成步骤1所需原物料按比例混合后，装入模具压制成步骤1形状，包裹制成一定尺寸，耐水、油或混合液体，有一定机械强度，可在30Mpa压力下不损坏，性质稳定。

本发明的有益效果是：

将高功率脉冲技术与含能混合物的引爆技术相复合，提高了含能混合物的安全性和可控性以及环保性。为地质勘探提供安全，环保性震源弹，为油气储层改造提供一种安全，环保的脉冲改造技术，为特种环境中的有限爆破提供一种安全，可控，环保的爆破弹等。

附图说明

图1为本方法应用于油气井中的结构示意图。

图2为本方法基于电热复合电脉冲技术的环保型震源装置示意图。

图3为实施例4实验装置图。

图4为实施例5实验装置图。

图5为实施例4冲击波形曲线图。

图6为实施例5冲击波形曲线图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步叙述。

实施例1

一种复合含能材料，按质量比包括以下组成：

15%的高氯酸，30%的铝粉，60%的硝酸铵，8%的粘合剂。

实施例2

一种复合含能材料，按质量比包括以下组成：

40%的高氯酸，10%的铝粉，20%的硝酸铵，5%的粘合剂。

实施例3

一种复合含能材料，按质量比包括以下组成：

25%的高氯酸，20%的铝粉，50%的硝酸铵，5%的粘合剂。

一种复合含能材料的应用如下：

如图1所示，一种井下由高压脉冲放电等离子体驱动含能材料释放能量产生冲击波的方法，是应用于油气井中的电热复合电脉冲装置，高压直流电源2与同轴型储能脉冲电容器4、隔离切换开关5以及复合在金属丝6上的含能混合物7集成一个同轴型整体，内导体是高压电极，外壳为地电极。由下井电缆2与地面电源控制柜1相连接，并放置到井下储层位置。

实施方式是：

工作人员在地面启动电源控制柜1，通过下井电缆2为高压直流电源3供电，高压直流电源3为储能脉冲电容器4充电。隔离控制开关5一端与脉冲电容器的高压端相接，一段与金属丝的一端相接。充电期间，隔离切换开关切断脉冲电容器与金属丝及含能混合物的电接触。金属丝6的另一端与装置底部的外壳相接。当脉冲电容器4充电结束后，隔离切换开关5迅速将脉冲电容器4的高压端切换到金属丝的一端，使得脉冲电容器的高压端直接通过金属丝对地短路。强大的短路放电电流迅速以焦耳加热的方式加热金属丝，使其升温、融化、汽化、电离，将脉冲电容器中储存的电能转换为热能、光能和冲击波。金属丝转换的各种能量几乎全部作用到裹覆在其周围的含能混合物上，引燃含能混合物快速释放能量传输强大冲击波。

如图2所示，一种井下由高压脉冲放电等离子体驱动含能材料释放能量产生冲击波的方法，是基于电热复合电脉冲技术的环保型震源装置，装置由控制柜1、高压直流电源2、脉冲电容器3、隔离切换开关4、触发器5、高压同轴电缆6、金属丝7和含能混合物8组成。

实施方式是；

控制柜1为高压直流电源2提供初级电源，高压直流电源为脉冲电容器充电。脉冲电容器的高压端与高压直流电源的输出端以及隔离切换开关的一端连接。充电期间，隔离切换开关4断开脉冲电容3与输出高压同轴电缆6间的连接。高压同轴电缆6连接隔离切换开关（4）的一端与金属丝7，金属丝7一段与高压同轴电缆6相接，一端直接接地。当脉冲电容器3充电结束后，触发器6指令隔离切换开关（4）导通，脉冲电容器3通过高压直流电缆6以及金属丝7对地短路放电。

以下已实施例3为实验基础，电爆震和含能电极发生器冲击波能量对比实验：

1）计算总装药量、按比例配置原料。

2）组合模具并在型腔内涂脱模剂在型腔的一端装入一个有Φ2.5mm的外径与模具相配的端头，Φ2.5mm孔内装一根Φ2.5mm空管高于模具的毛细管，管内置金属丝，称量药品并装入模具型腔压实然后在口端装入另一个端头，抽取毛细管，将装好材料的模具放置在压力机两平板之间，要求放在平板压力中心位置。

启动液压机加压，要控制加压速度100mm/S待压力表显示最大压力，溢流阀开启时，待机保压，静置10~15分钟，启动压力机降下平板，取出模具，小心取出成型的含能体，放置于硅胶干燥剂的容器中24小时，修整外形，测量几何尺寸，称重，外观检查，无断裂，破损、断丝等缺陷，喷涂防油防水层，抽检3‰施爆测试冲击波到符合要求。

实施例4

电爆震实验装置；

电爆震实验装置由以下环节组成（如图3所示），1水池，2电爆震空气气隙，3电爆震，4高压连线，5高压电源，6传感器，7传感器屏蔽线，8信号变换器，9示波器。

电爆震实验方法；

电爆震3放在水箱1的中间，将传感器6放在和电爆震气隙2水平高度一致、距电爆震气隙2有一定距离的地方，电爆震3通过高压导线4连接到高压电源5上，当高压电源5给电爆震3供电工作时，电爆震气隙2产生冲击波，传感器6拾取爆炸的冲击波信号，经过传感器屏蔽线7，将冲击波信号送到信号变换器8里，经过信号变换器8处理后的信号传送给示波器9，在示波器9里观察波形并记录波形，最后分析波形的状态。图（5）是电爆震产生的波形图

实施例5

含能电极冲击波发生器实验装置；

含能电极冲击波发生器实验装置由以下环节组成（如图4所示），1水池，2含能电极，3含能电极冲击波发生器，4高压连线，5高压电源，6传感器，7传感器屏蔽线，8信号变换器，9示波器。

含能电极冲击波发生器实验方法；

含能电极冲击波发生器3放在水箱1的中间，将传感器6放在和含能电极2水平高度一致、距含能电极2有一定距离的地方，电爆震3通过高压导线4连接到高压电源5上，当高压电源5给含能电极冲击波发生器3供电工作时，含能电极2产生爆炸冲击波，传感器6拾取爆炸的冲击波信号，经过传感器屏蔽线7，将冲击波信号送到信号变换器8里，经过信号变换器8处理后的信号传送给示波器9，在示波器9里观察波形并记录波形，最后分析波形的状态。图（6）是含能电极冲击波发生器的含能电极爆炸产生的波形图.

两个实验图形比较我们可以发现，在爆炸的起始和终了产生的脉冲波波形图中，脉冲高度和后期的脉宽、振幅、振幅时间长度，含能电极都要比电爆震气隙产生的冲击波图形中的脉宽、振幅、振幅时间长度都要大。这就说明含能电极要比电爆震气隙产生的能量大，并且持续时间长。所以在工作中产生的效果好。

Claims (3)

1.一种复合含能材料，其特征在于，按质量比包括以下组成：

高氯酸：15-40%,

铝粉:10-30%，

硝酸铵：20-60%，

粘合剂：5-8%。

2.根据权利要求1所述的一种复合含能材料，其特征在于，所述的粘合剂采用改性丙烯酸酯。

3.一种复合含能材料的制备应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）复合含能材料为圆柱状，根据作业要求，直径12至20mm,长度60至100mm，密度1.3至1.7；

2）复合含能材料中心有一根直径0.18至0.35的耐高频金属丝，长度大于圆柱体长度约6mm；

3）按步骤2选择金属丝后，在金属丝外层，将制成步骤1所需原物料按比例混合后，装入模具压制成步骤1形状，包裹制成一定尺寸，耐水、油或混合液体，有一定机械强度，可在30Mpa压力下不损坏，性质稳定。