RU2135440C1

RU2135440C1 - Heat and water-resistant detonating cord

Info

Publication number: RU2135440C1
Application number: RU97110888A
Authority: RU
Inventors: Н.М. Савельев; Г.Г. Лютиков; М.В. Агеев; В.Л. Копнов; В.Б. Гаврилов; В.П. Владимиров
Original assignee: ГНПП "Краснознаменец"
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: blasting operations. SUBSTANCE: invention is intended for use in oil and gas production industry when performing perforating operations in boreholes. Explosive core of detonating cord is made in the form of corrosion-resistant continuous flexible fiber containing explosive particles uniformly distributed in mass consisting of polymer mixture of rubbers reinforced by fluoroplastic particles, whereas shell is made from threads and is imbedded into side surface of fiber of explosive core of cord. Cord can be used both in casing-type and in casingless cumulative perforators. EFFECT: minimized shell of cord possessing high reliability of initiation of perforator charges. 6 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области средств инициирования взрыва и может найти применение в прострелочно-взрывной аппаратуре при добыче нефти и газа. The invention relates to the field of means of initiating an explosion and can find application in perforated explosive equipment for oil and gas production.

Одной из главных проблем в данной области является термоводостойкость используемых средств инициирования, в частности детонирующих шнуров, применяющихся для раздачи детонационного импульса на кумулятивные заряды, а также надежность передачи импульса от шнура к кумулятивным зарядам по всей длине перфоратора. One of the main problems in this area is the thermal resistance of the initiating means used, in particular detonating cords used to distribute the detonation pulse to the cumulative charges, as well as the reliability of the transmission of the pulse from the cord to the cumulative charges along the entire length of the punch.

Известны выпускаемые промышленностью термостойкие детонирующие шнуры (ДШ) марок ДШТ-165, ДШТ-200, ДШУ-33 и ДШТТ по ТУ 84-711-83 и ТУ 84-825-79. Сердцевина этих ДШ выполнена из сыпучих или прессованных термостойких бризантных взрывчатых веществ (ВВ) и заключена сначала в нитяную, а затем в полимерную оболочку с герметизирующими колпачками на торцах ДШ. Heat-resistant detonating cords (DSH) of the DShT-165, DShT-200, DShU-33 and DShTT brands produced by the industry are known according to TU 84-711-83 and TU 84-825-79. The core of these DS is made of loose or pressed heat-resistant blasting explosives (BB) and is first enclosed in a filament, and then in a polymer shell with sealing caps on the ends of the DS.

Основным недостатком шнуров марок ДШТ-165, ДШТ-200 и ДШУ-33 является то, что при незначительных механических воздействиях происходит нарушение целостности оболочки, которое приводит к проникновению жидкости (влаги) в сердцевину шнура, что приводит к отказу шнуров. The main drawback of cords of the DShT-165, DShT-200 and DShU-33 brands is that, with minor mechanical influences, the integrity of the sheath occurs, which leads to the penetration of liquid (moisture) into the core of the cord, which leads to failure of the cords.

У известного таблеточного шнура (ДШТТ) сердцевина состоит из предварительно спрессованных таблеток взрывчатого вещества, которые заключены в комбинированную нитяную оплетку и полимерную оболочку. Но в этом шнуре, при работе с ним при высоких температурах и давлениях скважинной жидкости, происходит подплавление полимерной оболочки и вследствие этого вымывание ВВ с торцов таблеток, что и приводит к отказам. Кроме того, таблеточные шнуры имеют повышенную мощность (линейную плотность сердцевины до 80 г/м), что приводит к большому количеству газообразных продуктов взрыва, сильной ударной волне и, как следствие, значительной деформации корпусов перфораторов, а также повышенному расходу дорогостоящего термостойкого ВВ. In a known tablet cord (DSHTT), the core consists of pre-compressed explosive tablets, which are enclosed in a combined filament braid and a polymer sheath. But in this cord, when working with it at high temperatures and pressures of the well fluid, the polymer shell is melted and, as a result, the explosive is washed out from the ends of the tablets, which leads to failures. In addition, tablet cords have increased power (linear core density up to 80 g / m), which leads to a large number of gaseous explosion products, a strong shock wave and, as a result, a significant deformation of the punch bodies, as well as an increased consumption of expensive heat-resistant explosives.

Известны ДШ Primacord марок 80 RDX NYLON и 80 HMX NYLON XHV (технический бюллетень компании Инсайн-Бикфорд, 660 Hopmeadow Street Simsbury, CT 060700, 1990 г.). Указанные ДШ состоят из пористой взрывчатой сердцевины из гексогена или октогена в оплетке из полиэфирной или кевларовой нити и полимерной оболочки из нейлона. Масса (линейная плотность) сердцевины составляет 17 г/м. Диаметр шнуров (5,3 ± 0,1) мм. Скорость детонации - 6400 м/с (80 RDX) и 7500 м/с (80HMX). Усадка шнуров - 6%. Термостойкость - 148,6^oC (определялась в течение 1 часа в лабораторных условиях при нормальном давлении окружающей воздушной среды).Primacord grade 80 RDX NYLON and 80 HMX NYLON XHV are known (Insine-Bickford Technical Bulletin, 660 Hopmeadow Street Simsbury, CT 060700, 1990). These DShs consist of a porous explosive core of RDX or HMX in a braid of polyester or Kevlar filament and a polymer shell of nylon. The mass (linear density) of the core is 17 g / m. Cord Diameter (5.3 ± 0.1) mm. The detonation speed is 6400 m / s (80 RDX) and 7500 m / s (80HMX). Shrinkage of cords - 6%. Heat resistance - 148.6 ^o C (determined within 1 hour in laboratory conditions at normal ambient air pressure).

При этом, как отражено в техническом бюллетене, при случайном или намеренном повреждении оболочки влага может попасть в сердцевину шнуров и вызвать отказы шнура. Moreover, as reflected in the technical bulletin, in case of accidental or intentional damage to the sheath, moisture can get into the core of the cords and cause the cord to fail.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является детонирующий шнур с сердцевиной из пластичного взрывчатого вещества, окруженного защитной оболочкой (патент РФ N 2081101 от 10.06.97, C 06 C 5/00). Однако он имеет многослойную оболочку, выполненную из двух слоев лака, двух слоев нитей и слоя полимера и этот шнур не передает детонационный импульс через боковую поверхность (из-за значительной толщины оболочки) и не инициирует взрывчатое превращение взрывчатки в скважинах при ведении взрывных работ в горнорудной промышленности, а также не инициирует заряды кумулятивных перфораторов при прострелочно-взрывных работах при добыче нефти и газа. The closest analogue (prototype) is a detonating cord with a core of plastic explosive surrounded by a protective sheath (RF patent N 2081101 from 10.06.97, C 06 C 5/00). However, it has a multilayer shell made of two layers of varnish, two layers of filaments and a polymer layer and this cord does not transmit a detonation pulse through the side surface (due to the significant thickness of the shell) and does not initiate explosive conversion of explosives in wells during blasting in mining industry, and also does not initiate the charges of cumulative perforators during shooting and blasting operations in oil and gas production.

Сущность настоящего изобретения состоит в том, что в детонирующем шнуре взрывчатая сердцевина выполнена в виде стойкого в жидких агрессивных средах сплошного гибкого жгута, содержащего частицы взрывчатого вещества, равномерно распределенные в полимерной смеси, состоящей из цис-бутадиенового и бутадиеннитрильного каучуков, армированных фторопластовым порошком, а оплетка выполнена из тонких полиэфирных, полиамидных и стеклянных нитей; герметизирующая полимерная оболочка не требуется. The essence of the present invention lies in the fact that in the detonating cord the explosive core is made in the form of a continuous flexible flexible rope, resistant to liquid aggressive media, containing explosive particles uniformly distributed in a polymer mixture consisting of cis-butadiene and nitrile butadiene rubbers reinforced with fluoroplastic powder, and the braid is made of thin polyester, polyamide and glass threads; a sealing polymer shell is not required.

Из большого ряда исследованных полимеров и каучуков предложенная полимерная смесь из цис-бутадиенового и бутадиеннитрильного каучуков с соотношением 1 к 2.5 обеспечивает выполнение цели технического решения с учетом технологичности прессования гибкого жгута сердцевины ДШ. Добавка к каучукам фторопластового порошка с размерами частиц от 100 до 300 мкм и процентным массовым содержанием от 1 до 3% позволяет добиться необходимой разрывной прочности гибкого жгута в пределах 1-2 МПа. При изготовлении ДШ из гибкого жгута путем варьирования диаметром калибрующего прессующего инструмента и сочетанием гладких комплексных нитей с линейной плотностью от 29 до 187 текс с кручеными нитями с линейной плотностью от 36 до 130 текс позволило получить глубину внедрения нитей оболочки в поверхность гибкого жгута на величину от 10 до 250 мкм. Of the large number of investigated polymers and rubbers, the proposed polymer mixture of cis-butadiene and nitrile butadiene rubbers with a ratio of 1 to 2.5 ensures the fulfillment of the goal of the technical solution, taking into account the manufacturability of pressing a flexible strand of the DS core. The addition of fluoroplastic powder to rubbers with particle sizes from 100 to 300 microns and a percentage mass content of 1 to 3% allows us to achieve the necessary tensile strength of a flexible bundle within 1-2 MPa. In the manufacture of DS from a flexible bundle by varying the diameter of a calibrating pressing tool and a combination of smooth multifilament yarns with a linear density of 29 to 187 tex and twisted yarns with a linear density of 36 to 130 tex, it was possible to obtain a penetration depth of sheathing threads into the surface of the flexible bundle by 10 up to 250 microns.

Кроме того, в предлагаемом ДШ объемное соотношение частиц взрывчатого вещества и полимерной массы в сердцевине шнура составляет 0,7 - 0,85. In addition, in the proposed DS the volumetric ratio of explosive particles to the polymer mass in the core of the cord is 0.7 - 0.85.

В конструкции предлагаемого ДШ отношение толщины к общему диаметру шнура, а именно 0,01 - 0,05 определено в ходе опытных работ и показано, что при меньшем отношении шнур не выдерживает требуемого усилия на разрыв, а при большем отношении не достигается надежная передача детонационного импульса от боковой поверхности шнура к дополнительным детонаторам кумулятивных перфораторов. In the design of the proposed LH, the ratio of the thickness to the total diameter of the cord, namely 0.01 - 0.05, was determined during the experimental work and it was shown that with a smaller ratio the cord does not withstand the required tensile strength, and with a larger ratio, reliable transmission of the detonation pulse is not achieved from the side surface of the cord to the additional detonators of cumulative perforators.

Признак I. Взрывчатая сердцевина выполнена в виде сплошного гибкого жгута, т.е. в ней нет как разрывов, так и пористости. Признак не известен в конструкциях ДШ. Sign I. The explosive core is made in the form of a continuous flexible rope, i.e. there are no gaps or porosity in it. The sign is not known in the construction of LH.

Признак II. Наличие равномерно распределенных частиц ВВ в полимерной массе, армированной фторопластовым порошком. Признак не известен в конструкциях ДШ. Sign II. The presence of uniformly distributed explosive particles in a polymer mass reinforced with fluoroplastic powder. The sign is not known in the construction of LH.

Признак III. Сердцевина шнура в виде жгута, содержащая полимерную смесь цис-бутадиенового и бутадиеннитрильного каучука стойка в жидких агрессивных средах без герметизации боковой поверхности и торцов ДШ. Признак не известен в конструкции ДШ. Sign III. The core of the cord in the form of a bundle containing a polymer mixture of cis-butadiene and nitrile butadiene rubber is resistant in liquid aggressive environments without sealing the side surface and ends of the DS. The attribute is not known in the design of LH.

Признак IV. Конструкция ДШ имеет минимальную толщину оплетки (оболочку) из всех известных конструкций ДШ. Sign IV. The design of the LH has a minimum thickness of the braid (sheath) of all known structures LH.

Совокупность признаков позволяет существенно повысить надежность ДШ, обеспечивая тем самым выполнение цели технического решения. The combination of features can significantly improve the reliability of the LH, thereby ensuring the fulfillment of the goal of the technical solution.

На чертеже изображен общий вид ДШ. The drawing shows a General view of the LH.

ДШ состоит из стойкого в жидких агрессивных средах гибкого сплошного жгута (1), состоящего из частиц взрывчатого вещества (2), распределенных в полимерной массе - смеси цис-бутадиенового и бутадиеннитрильного каучуков (3), армированной фторопластовым порошком (4). Гибкий сплошной жгут (сердцевина ДШ) заключена в комбинированную оплетку (5), состоящую из полиамидных или полиэфирных нитей (6) и стеклянных нитей (7). DS consists of a flexible solid tow (1) resistant in liquid aggressive media, consisting of explosive particles (2) distributed in the polymer mass - a mixture of cis-butadiene and nitrile butadiene rubbers (3) reinforced with fluoroplastic powder (4). A flexible continuous bundle (LH core) is enclosed in a combined braid (5) consisting of polyamide or polyester yarns (6) and glass yarns (7).

Наличие равномерно распределенных в полимерной смеси частиц взрывчатого вещества значительно повышает детонационную способность (скорость детонации, детонационное давление и бризантность) жгута по сравнению с распределением в ДШ отдельных частиц ВВ. При одинаковой массе ВВ в опытных образцах шнура (пример 2) при той же массе гексогена, что и у шнура 80 RDX получена повышенная детонационная способность. The presence of explosive particles uniformly distributed in the polymer mixture significantly increases the detonation ability (detonation velocity, detonation pressure and brisance) of the tow compared to the distribution of individual explosive particles in the DW. With the same mass of explosives in the experimental samples of the cord (example 2) with the same mass of RDX as that of the cord 80 RDX obtained increased detonation ability.

Примеры выполнения ДШ представлены в таблице. Examples of LH are presented in the table.

Изобретение разработано как для применения в бескорпусных, так и в корпусных кумулятивных перфораторах в нефтегазовой промышленности или в горнодобывающей промышленности при БВР (буровзрывные работы) на открытых горных разработках. The invention has been developed both for use in open-hole and case-shaped cumulative perforators in the oil and gas industry or in the mining industry for blasting operations (drilling and blasting) in open cast mining.

Шнур находится на стадии промышленных испытаний. The cord is at the stage of industrial testing.

Claims

1. Heat-resistant detonating cord containing an explosive core and a shell, characterized in that the explosive core is made in the form of a continuous flexible flexible rope, resistant to liquid aggressive media, containing explosive particles uniformly distributed in a mass consisting of a polymer mixture of cis-butadiene and nitrile butadiene rubbers reinforced with fluoroplastic particles, and the shell is made of smooth complex and twisted yarns, while the shell is embedded in the side surface of the flexible bundle.

2. The cord according to claim 1, characterized in that the thickness of the shell is determined by the ratio:
S = (0.01 - 0.05) d,
where S is the shell thickness, mm,
d is the diameter of the detonating cord, mm

3. The cord according to claim 1, characterized in that polyamide or polyester yarns with a linear density of 29 - 187 tex are used as smooth complex yarns, and glass yarns with a linear density of 36-130 tex are used as twisted yarns.

4. The cord according to claim 1, characterized in that the depth of introduction of the sheath threads into the lateral surface of the flexible bundle is from 10 to 250 microns.

5. The cord according to claim 1, characterized in that as the explosive, the explosive core contains a heater, hexogen or octogen.

6. The cord according to claim 1, characterized in that cis-butadiene and butadiene nitrile rubbers in a ratio of 1 to 2.5 are used as the polymer mixture.