PL165310B1 - Wkładka kumulacyjna do ładunków oslowo-klerunkowych - Google Patents

Abstract

1. Wkładka kumulacyjna do ładunków osiowo-kierunkowych, znamienna tym, że wykonana jest z proszku miedzi elektrolitycznej zaprasowanego do gęstości od 85 do 98% gęstości miedzi.

Description

Przedmiotem wynalazku jest wkładka kumulacyjna do ładunków osiowo-kierunkowych mających zastosowanie w górnictwie naftowym oraz w badaniach geofizycznych i geologicznych do perforowania (przebijania) orurowań otworów wiertniczych.

Typowy ładunek kumulacyjny składa się z dwóch zasadniczych elementów: ładunku materiału wybuchowego o wysokiej kruszności z uformowanym wydrążeniem oraz metalowej, zwykle miedzianej, stalowej lub duralowej, stożkowej lub półsferycznej wkładki kumulacyjnej, szczelnie wpasowanej do uformowanego wydrążenia. Grubość wkładki, w zależności od masy ładunku kumulacyjnego wynosi od 1 do 10 mm. Produkowane obecnie w kraju ładunki mają wkładki wykonane z blachy miedzianej lub stalowej metodą wielokrotnego wytłaczania na prasach lub mechanicznego wyoblania na tokarce. Kształt wkładki jest z reguły stożkowy o kącie wierzchołkowym od 60 do 90°. Scalenie ładunku wybuchowego z wkładką odbywa się równocześnie z operacją prasowania materiału do osłonki w odpowiedniej matrycy pod ciśnieniem od 5-10 MPa optymalnym dla danego materiału wybuchowego oraz mechanicznej wytrzymałości wkładki i osłonki.

W przypadku ładunków zawierających większe ilości MW stosuje się prasowanie 2-stopniowe w którym wpierw wprasowuje się pierwszą dozę materiału wybuchowego a następnie drugą dozę razem z wkładką. Wszelkie wady mechaniczne wkładki jak nierównomierna grubość, niesymetryczność osiowa, pęknięcia, obniżają radykalnie podstawowy parametr użytkowy ładunku kumulacyjnego-przebijalność.

Poważną wadą ładunków kumulacyjnych z wkładkami formowanymi z blachy jest bardzo częste zamykanie drożności przebitego strumieniem kumulacyjnym otworu przez pozostałą po wybuchu część wkładki, tworzącą tzw. zbitek (gwóźdź) i stanowiącą nawet 50-90% całkowitej masy wkładki. Zaczopowanie przebitych otworów w orurowaniu odwiertu, zwłaszcza w górnictwie nafty i gazu, praktycznie uniemożliwia otwarcie złoża i jego eksploatację. Z praktyki wiadomo, że częstotliwość występowania tego niekorzystnego efektu obserwuje się dla 15 do nawet 50% odstrzelonych ładunków. W takiej sytuacji kosztowne zabiegi perforacyjne okazują się mało skuteczne, co może prowadzić do błędnej oceny wydajności złoża gazo- lub roponośnego.

Znane sposoby usunięcia tej wady polegają na zastosowaniu wkładek wykonanych odmienną technologią.

Według opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki Płn. nr 4557771 wkładki wykonuje się z proszku metalicznego bizmutu lub mieszaniny metali zawierających bizmut przez zaprasowanie go w matrycy. W innym rozwiązaniu wg opisu patentowego francuskiego nr 2530800 wkładki o zwiększonym przebiciu uzyskuje się ze spiekanego pseudostopu zawierającego wolfram. Znany jest także sposób uzyskania efektywniejszej wkładki wg opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki Płn. nr 4441 428 ze zubożonego wypalonego uranu.

Przedmiotem wynalazku jest wkładka kumulacyjna do ładunków osiowo-kierunkowych wykonana z proszku miedzi elektrolitycznej zaprasowanego do wysokiej gęstości, poddana obróbce cieplnej. Proszek miedzi może zawierać dodatki proszków innych metali jak glin, antymon, żelazo, zwiększające wytrzymałość mechaniczną wkładki. Formowanie wkładki polega na zaprasowaniu określonej porcji proszku miedzi w matrycy pod ciśnieniem 10-25 MPa. Otrzymuje

165 310 się wkładki o gęstości miedzi od 85-98%. Otrzymane wypraski cechuje niedostateczna wytrzymałość mechaniczna. W celu uniknięcia pękania wkładek proszkowych w trakcie prasowania ładunków kumulacyjnych, należy wkładki poddać obróbce termicznej. Stwierdzono, że wygrzewanie wkładek w temperaturze powyżej 300°C przez okres co najmniej 10 min. nadaje wkładkom odpowiednio wysoką wytrzymałość mechaniczną niezbędną w procesie prasowania ładunków kumulacyjnych. Wkładka może mieć kształt półsferyczny lub stożkowy z wyraźnie uformowanym kołnierzem u podstawy (rys. 1). Kąt wierzchołkowy wkładki stożkowej może wynosić 50-90°.

Prasowanie ładunków wybuchowych z wkładkami wykonanymi z proszku miedzi wymaga zastosowania specjalnego oprzyrządowania i szczególnych zabiegów, co zapobiega uszkodzeniu wkładek. Ładunku kumulacyjne z wkładkami proszkowymi można prasować przez bezpośrednie wprasowanie materiału wybuchowego i wkładek w osłony metalowe lub z tworzyw sztucznych, ewentualnie można w matrycy uformować ładunek kumulacyjny, który następnie wkleja się lub mocuje w osłonie. Największą korzyścią jaką uzyskuje się stosując ładunki kumulacyjne z wkładkami proszkowymi jest całkowite wyeliminowanie przypadków czopowania otworów przez zbitek kumulacyjny. Okazało się bowiem, że zbitek utworzony z wkładki proszkowej charakteryzuje niska wytrzymałość mechaniczna, co ułatwia rozpad zbitka na drobne elementy podążające po wybuchu ładunku w ślad z strumieniem kumulacyjnym i przyczynia się do polepszenia skutków działania ładunków z wkładką proszkową w porównaniu do ładunków z wkładką z blachy. Ładunki kumulacyjne z wkładkami proszkowymi według wynalazku mają zdolność drążenia otworów o większej głębokości. Większa przebijalność tych ładunków jest również istotną ich cechą. Powstałe otwory charakteryzują się dodatkowo większą średnicą i symetrią kształtu. Zwiększanie przebijalności ładunków z wkładkami proszkowymi wg wynalazku wynosi 30-50%, a średnicy otworu wynosi 20-50%. Dodatkowo na podkreślenie zasługuje fakt idealnej wprost powtarzalności kształtu i masy otrzymanych wkładek.

Ładunki kumulacyjne z wkładkami z proszku miedzi można stosować w każdej z dotychczas stosowanych dziedzin, zarówno w technice wojskowej jako pociski przeciwpancerne oraz w górnictwie, szczególnie w geofizyce, geologii jako ładunku perforacyjne. Przykładowo przy stosowaniu ładunków z wkładkami wg wynalazku do perforowania orurowań w odwiertach naftowych każdy zabieg jest efektywny, a prawdopodobieństwo otwarcia złoża i jego wydajności wzrasta średnio o 30-40%. Koszt produkcji wkładek proszkowych jest około 10% mniejszy w porównaniu z wkładkami tradycyjnymi. Ponadto przy produkcji wkładek proszkowych praktycznie nie ma odpadów technologicznych surowca (proszku miedzi), w przeciwieństwie do produkcji wkładek tradycyjnych, gdzie odpady stanowią nawet 25% surowca.

Przykładl . Wkładka kumulacyjna do ładunku osiowo-kierunkowego zamkniętego w obudowie szklanej wykonana wg rysy. 1 z proszku miedzi ECu-0,250 przez zaprasowanie w stalowej matrycy o odpowiedniej konstrukcji ciśnieniem 19MPa. Wkładka wykonana jak wyżej została wygrzana w temperaturze 350°C w ciągu 15 minut. Po ostudzeniu wkładkę zaprasowano do ładunku osiowo-kierunkowego o średnicy 34 mm zamkniętego, w obudowie szklanej. W ładunku zastosowano MW - krystaliczny heksogen w ilości 20 g zaprasowany wraz z wkładką wg wynalazku ciśnieniem około 3 MPa do gęstości 1,6 g/cm³.

Ładunek z wkładką wg wynalazku odpalono na płycie stalowej ze stali St-3 przy dystansie równym 1,5 średnicy wkładki kumulacyjnej licząc od podstawy wkładki do płyty. Uzyskane otwory miały długość około 80 mm i średnicę wlotową 12 mm. Jednocześnie wszystkie otwory były czyste bez tzw. zbitków („gwoździ). Analogiczne ładunki z wkładkami z blachy Cu wykonanymi metodą tłoczenia dały przebicie o 25% niższe. Średnica otworu wlotowego była o ok. 20% mniejsza. W około 30% otworów znajdowały się zbitki.

Przykład II. Wkładka kumulacyjna do ładunku osiowo-kierunkowego zamkniętego w obudowie aluminiowej wykonana wg rys. 2 z proszku miedzi ECu-0,250, przez zaprasowanie w stalowej matrycy ciśnieniem 12 MPa. Wkładka wykonana jak wyżej została wygrzana w temperaturze 350°C w ciągu 15 minut. Po ostudzeniu wkładkę zaprasowano do ładunku osiowokierunkowego o średnicy 27 mm bezpośrednio do obudowy aluminiowej. W ładunku zastosowano MW - heksogen krystaliczny w ilości 14 g zaprasowany wraz z wkładką wg wynalazku ciśnieniem 2 MPa do gęstości 1,5 g/cm³.

165 310

Ładunek z wkładką wg wynalazku odpalono na płycie ze stali St-3 przy dystansie jak w przykładzie 1. Uzyskane otwory miały długość średnio 60 mm i średnicę wlotową 10 mm. Jednocześnie wszystkie otwory były czyste, bez tzw. zbitka. Analogiczne ładunki z wkładką, wykonaną z blachy Cu metodą tłoczenia dały przebicia średnio o około 30% niższe. Średnica otworu wlotowego była o ok. 20% mniejsza. Uzyskane otwory były w około 30% „zabite“ zbitkami z pozostałości wkładki kumulacyjnej.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wkładka kumulacyjna do ładunków osiowo-kierunkowych, znamienna tym, że wykonana jest z proszku miedzi elektrolitycznej zaprasowanego do gęstości od 85 do 98% gęstości miedzi.
2. 2. Wkładka według zastrz. 1, znamienna tym, że po zaprasowaniu jest poddana obróbce cieplnej w temperaturze 300-400°C w ciągu 10-60 minut.