CN1310850C - 油田用耐热混合炸药 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种油田用耐热混合炸药,属于混合炸药,是为了解决含六硝基二苯砜的混合炸药感度高、工艺性差的问题,采用了氟橡胶和氟树脂作混合粘结剂,用石蜡和石墨作复合钝感剂,其质量百分组成:六硝基二苯砜95~98,氟橡胶和氟树脂1.5~3.5,石蜡和石墨0.5~1.5。本发明主要用于油气深井耐热射孔弹装药等耐热高能炸药领域。
Description
技术领域
本发明是一种油田用耐热混合炸药,属于混合炸药。主要用于油气深井耐热射孔弹装药等耐热高能炸药领域。
背景技术
在石油爆破器材中,目前国内外主要使用的四类高能炸药,即分别以黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)、二苦氨基二硝基吡啶(PYX)及六硝基氐(HNS)为主体的射孔弹用混合炸药,其中PYX和HNS类混合炸药可以用于220℃以上的超高温环境中,但二者生产成本较高;HMX类混合炸药可以在180℃下长时间使用;RDX类混合炸药作为耐热炸药也只能在160℃以下高温环境中使用。所以深井石油射孔弹用的耐热炸药,如何平衡、协调耐热性与价格的关系,即在油田射孔中,如何选用合理性价比的耐热射孔弹,一直是油田生产降低成本的重要环节。
目前使用的耐热混合炸药中,在HMX类炸药与HNS、PYX类炸药之间有一个30℃~40℃段的温度断档,即在180℃~220℃之间,使用前者恐怕耐热性不过关;使用后者其高价格(比前者价高2~3倍)和较低的能量(比前者低40~50%),使生产成本升高,射孔深度降低。六硝基二苯砜(PCS)恰好是这样的一种单质炸药,在200℃左右,具有较好的耐热性,而价格则远远低于HNS、PYX类炸药,是HNS类炸药的三分之一,是PYX类炸药的二分之一;能量比HNS和PYX类炸药高10%~20%。美国专利3,291,666公开了关于六硝基二苯砜的一种混合炸药。这种炸药用1%~5%的Viton A作粘结剂,采用糊状物过筛法或溶液悬浮沉淀法造粒,在压药时混0.5%石墨作为润滑剂。这种混合炸药的感度较高,不适用于油田深井射孔弹装药,另外造粒工艺差。
发明内容
本发明的目的是为了克服背景技术的不足,设计一种感度低、造粒工艺性好,适用于油田深井的耐热混合炸药。
本发明的构思:为了实现上述目的,选用石蜡作钝感剂。石蜡是炸药配方中一种很常用的钝感剂,其用量少钝感效果优良。但在耐热混合炸药中,长期以来人们忌讳用蜡作钝感剂,因为存在一种观点,普遍认为蜡的熔点较低(60℃~80℃),在高温下会熔化渗出(迁移到表面),失去钝感作用,并导致装药疏松降低装药强度,进而影响装药的安全性和爆轰性能。
发现氟橡胶分子链中的氟元素电负性很大,蜡碳链上的氢元素因超共轭效应,显现正电性,所以氟橡胶和蜡就能形成多元化的氢键。这种非化学键的相互作用有足够的强度,使在高温下熔化的蜡不脱离氟橡胶高分子表面。石墨粒度很小比表面积很大,比表面自由能也很大,蜡熔化后,蜡吸附在石墨的表面,熔融的蜡会对石墨起润湿作用,产生协同钝感效应。氟橡胶和石墨的吸附作用使得高温熔化的蜡不发生迁移。
为了改良耐热混合炸药造型粉,在配方中加入氟树脂以提高造型粉制造的工艺性。氟橡胶的密度较大,在氟橡胶粘结剂的含量较少时(1.0%~2.0%),用溶液水悬浮法进行混合炸药造粒时,很难成粒,即使成粒,造型粉颗粒也很软,过滤时容易散开。产生这种现象的主要原因在于粘结剂的含量较少,或者粘结剂的强度较小从而引起造型粉的颗粒较软。为了不增加粘结剂的量,用部分的氟树脂代替氟橡胶,组成氟橡胶和氟树脂粘结剂体系,改良了造粒工艺。
本发明是一种油田用耐热混合炸药,其特征在于质量百分组成如下:
炸药 六硝基二苯砜 95~98
混合粘结剂 氟橡胶和氟树脂 1.5~3.5
复合钝感剂 石蜡和石墨 0.5~1.5
其中混合粘结剂氟橡胶和氟树脂,其比例为2~3∶1~2,氟橡胶为偏氟乙烯-三氟氯乙烯1∶1共聚物或偏氟乙烯-全氟丙烯4∶1共聚物或偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟丙烯6.5∶2∶1.5共聚物;氟树脂为偏氟乙烯-三氟氯乙烯1∶3共聚物;复合钝感剂是石蜡和石墨,其比例为1~2∶1。
本发明的耐热混合炸药,其特征在于质量百分组成如下:
六硝基二苯砜 97
偏氟乙烯-全氟丙烯4∶1共聚物和
偏氟乙烯-三氟氯乙烯1∶3共聚物
其比例为3∶1 2
石蜡和石墨其比例1∶1 1
本发明的优点如下:
(1)石蜡和石墨复合钝感剂,由于两者的协同钝感作用,使炸药感度明显降低。
(2)氟橡胶和氟树脂的混合粘结剂,即使粘结剂用量少的情况下也能制造出质量好的混合炸药造型粉,改良了造粒工艺;
(3)石蜡与粘结剂氢键的形成,保证了石蜡在高温下不会熔化渗出;
(4)炸药含量高,爆炸能量也大,油田射孔穿深增加。
具体实施方式
实施例1
1.1本发明参照如下的质量百分组成实施:
六硝基二苯砜 97
偏氟乙烯-全氟丙烯4∶1共聚物和
偏氟乙烯-三氟氯乙烯1∶3共聚物
其比例为3∶1 2
石蜡和石墨其比例1∶1 1
1.2制造方法:
1)将1.5g偏氟乙烯-全氟丙烯4∶1共聚物和0.5g偏氟乙烯-三氟氯乙烯1∶3共聚物溶解于乙酸乙酯中,配制成3%~5%的混合粘结剂溶液。
2)在800ml具塞广口瓶中,加入约400ml水,97gPCS,搅拌,加热到55℃时,开始加粘结剂溶液,同时打开真空抽空。用控制粘结剂溶液的滴加速度和真空度高低控制颗粒大小。
3)加完粘结剂溶液后,再在65℃左右抽空10min~20min后,降温到50℃以下,将石蜡0.5g加入20ml左右的石油醚中,加热溶解后加入造粒瓶中,包覆钝感。
4)抽空几分钟后,造粒结束,过滤、洗涤。
5)造型粉在70℃左右烘干8h,干燥后,过筛,去除个别大颗粒。
6)将过筛后的造型粉和0.5g的石墨一起放入具塞瓶中混合5min~10min,制成成品。
1.3性能测试如下:
爆速 7279(ρ=1.733g/cm3)
威力 119.2%TNT当量
爆热 4574(J/g)
89射孔弹穿深110mm(同样条件的PYX类炸药92mm,HNS类炸药100mm)
撞击感度0%(测试方法GJB772A-97方法601.1)
摩擦感度4%(测试方法GJB772A-97方法602.1)
耐热性:(Φ20mm×20mm药柱)200℃,48h,不燃不爆;
DSC 10℃/min加热速率,放热峰值温度345℃。
压制成型压力密度关系(室温21℃):
压力(MPa) 压制密度(g/cm3) %TMD
150 1.713 94.1
200 1.735 95.3
250 1.743 95.8
300 1.749 96.1
实施例2
2.1本发明参照如下的质量百分组成实施:
六硝基二苯砜 96
偏氟乙烯-三氟氯乙烯1∶1共聚物和
偏氟乙烯-三氟氯乙烯1∶3共聚物
其比例为2∶1 2.5
石蜡和石墨其比例2∶1 1.5
2.2本发明制造方法参照实施例1实施。
2.3性能测试如下:
爆速 7263(ρ=1.734g/cm3)
威力 119.5%TNT当量
爆热 4566(J/g)
撞击感度0%(测试方法GJB772A-97方法601.1)
摩擦感度0%(测试方法GJB772A-97方法602.1)
耐热性:(Φ20mm×20mm药柱)200℃,48h,不燃不爆;
DSC 10℃/min加热速率,放热峰值温度348℃。
实施例3
3.1本发明参照如下的质量百分组成实施:
六硝基二苯砜 98
偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟丙烯6.5∶2∶1.5共聚物和
偏氟乙烯-三氟氯乙烯1∶1共聚物
其比例为2∶1 1.5
石蜡和石墨其比例1.5∶1 0.5
3.2本发明制造方法参照实施例1实施。
3.3性能测试如下:
爆速 7295(ρ=1.736g/cm3)
威力 121.2%TNT当量
爆热 4560(J/g)
撞击感度24%(测试方法GJB772A-97方法601.1)
摩擦感度12%(测试方法GJB772A-97方法602.1)
耐热性:(Φ20mm×20mm药柱)200℃,48h,不燃不爆;
DSC 10℃/min加热速率,放热峰值温度346℃。
Claims (2)
1、一种油田用耐热混合炸药,其特征在于质量百分组成如下:
炸药 六硝基二苯砜 95~98
混合粘结剂 氟橡胶和氟树脂 1.5~3.5
复合钝感剂 石蜡和石墨 0.5~1.5
其中混合粘结剂氟橡胶和氟树脂,其比例为2~3∶1~2,氟橡胶为偏氟乙烯-三氟氯乙烯1∶1共聚物或偏氟乙烯-全氟丙烯4∶1共聚物或偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟丙烯6.5∶2∶1.5共聚物;氟树脂为偏氟乙烯-三氟氯乙烯1∶3共聚物;复合钝感剂是石蜡和石墨,其比例为1~2∶1。
2、根据权利要求1所述的油田用耐热混合炸药,其特征在于质量百分组成如下:
六硝基二苯砜 97
氟橡胶和氟树脂 2
石蜡和石墨其比例1∶1 1
其中氟橡胶和氟树脂是偏氟乙烯-全氟丙烯4∶1共聚物和偏氟乙烯-三氟氯乙烯1∶3共聚物,其比例为3∶1。
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以六硝基二苯砜为基的耐热混合炸药的性能 陈鲁英 张川 杨培进 石健,火炸药学报,第27卷第2期 2004;油气井射孔器用炸药及其安全性 孙国祥 王晓峰 孙富根 梁永贞,爆破器材,第31卷第2期 2002 * |
油气井射孔器用炸药及其安全性 孙国祥 王晓峰 孙富根 梁永贞,爆破器材,第31卷第2期 2002 * |
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