RU2451004C2 - Heat-resistant gas-generating solid fuel - Google Patents
Heat-resistant gas-generating solid fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451004C2 RU2451004C2 RU2010127975/05A RU2010127975A RU2451004C2 RU 2451004 C2 RU2451004 C2 RU 2451004C2 RU 2010127975/05 A RU2010127975/05 A RU 2010127975/05A RU 2010127975 A RU2010127975 A RU 2010127975A RU 2451004 C2 RU2451004 C2 RU 2451004C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- combustion
- mixture
- heat
- charges
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности, а именно к разработке термостойкого газогенерирующего твердого топлива, которое обеспечивает термогазохимическое, барическое и виброволновое воздействия на призабойную зону пласта в нефтяных и газовых скважинах с одновременной кислотной обработкой с целью интенсификации добычи ресурсов.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to the development of heat-resistant gas-generating solid fuels, which provides thermogaschemical, baric and microwave effects on the bottom-hole formation zone in oil and gas wells with simultaneous acid treatment in order to intensify resource extraction.
Для нефтяных скважинных систем, работающих при температуре до 100°С, используются заряды из нитратцеллюлозных порохов. Так, например, для пулевых перфораторов применяются заряды из штатного пироксилинового пороха марки 4/7 и баллиститного пластинчатого пороха марки НБ Пл 14-10. В пороховых генераторах давления для стимуляции нефтегазовых скважин используются цилиндрические заряды из двухосновных ракетных твердых топлив марок РСИ-12, РСИ-60, РНДСИ-5И, ДГ.For oil well systems operating at temperatures up to 100 ° C, charges are used from cellulose nitrate powders. So, for example, for bullet perforators, charges from regular pyroxylin gunpowder grade 4/7 and ballistic lamellar gunpowder grade NB Pl 14-10 are used. Powder pressure generators use cylindrical charges from dibasic rocket solid fuels RSI-12, RSI-60, RNDSI-5I, DG to stimulate oil and gas wells.
В связи с расширением работ в глубоких высокотемпературных скважинах по добыче газа и нефти с температурой на забое до +240°С предлагается использовать гетерогенное твердое топливо, поскольку применение штатных нитратцеллюлозных зарядов в связи с их низкой термостойкостью становится невозможным.In connection with the expansion of work in deep high-temperature wells for gas and oil production with a bottom temperature of up to + 240 ° C, it is proposed to use heterogeneous solid fuel, since the use of standard cellulose nitrate charges in connection with their low heat resistance becomes impossible.
Известно газогенерирующее термостойкое топливо по патенту России № 2182147 на основе горючего - этиленпропиленового каучука, пластифицированного авиационным маслом, и окислителя - перхлората аммония или калия.It is known gas-generating heat-resistant fuel according to Russian patent No. 2182147 based on fuel - ethylene propylene rubber, plasticized with aviation oil, and an oxidizing agent - ammonium or potassium perchlorate.
Недостаток данного состава заключается в том, что технология, по которой его получают, требует больших энергозатрат, большого количества технологической оснастки и включает в себя длительную и опасную стадию отверждения топливных зарядов.The disadvantage of this composition is that the technology by which it is obtained requires large energy costs, a large amount of technological equipment and includes a long and dangerous stage of curing of fuel charges.
Другой термостойкий газогенерирующий состав по патенту России №2233975 содержит в качестве горюче-связующего полидивинилизопреновый каучук с концевыми эпоксидными группами, окислитель - перхлорат аммония. Он позволяет изготавливать изделия для газогенераторов и аккумуляторов давления, которые могут эксплуатироваться при температурах до +150°С. Однако он также изготавливается по сложной технологической схеме, включающей отверждение зарядов и обладающей всеми вышеперечисленными недостатками.Another heat-resistant gas-generating composition according to Russian patent No. 2233975 contains polydivinyl isoprene rubber with terminal epoxy groups as a combustible-binder, the oxidizing agent is ammonium perchlorate. It allows the manufacture of products for gas generators and pressure accumulators, which can be operated at temperatures up to + 150 ° С. However, it is also manufactured according to a complex technological scheme, including the curing of charges and having all of the above disadvantages.
Существует также пиротехнический состав для термогазогенераторов: патент России №2231634. Он содержит окислитель - перхлорат аммония и (или) калия, металлическое горючее (например, алюминий), горюче-связующее - термопластичный галогенсодержащий каучук (например, фторкаучук СКФ-32), пластификатор - диоктилсебацинат. Данный состав может перерабатываться по технологии проходного прессования на оборудовании, используемом для переработки баллиститных топлив. К недостаткам состава можно отнести использование дорогостоящего горюче-связующего - фторкаучука СКФ-32, что при использовании зарядов в герметичных изделиях экономически не оправдано.There is also a pyrotechnic composition for thermogas generators: Russian patent No. 2231634. It contains an oxidizing agent - ammonium and (or) potassium perchlorate, a metal fuel (e.g. aluminum), a fuel-binding agent - a thermoplastic halogen-containing rubber (e.g. SKF-32 fluororubber), and a plasticizer - dioctyl sebacinate. This composition can be processed using continuous pressing technology on equipment used for the processing of ballistic fuels. The disadvantages of the composition include the use of an expensive combustible-binder - fluorine rubber SKF-32, which is not economically justified when using charges in sealed products.
Наиболее близким по составу и назначению и принятым за прототип является состав термостойкого топлива по патенту России №2184719, МПК С06D 5/06, С06В 29/00, заявленному 19.06.2000 г., содержащий в качестве окислителя перхлорат аммония или калия, горюче-связующее - смесь термоэластопласта ДСТ-30 и полистирола и стабилизаторы химической стойкости (N-N-дифенил-n-фенилендиамин, аммоний фосфорнокислый однозамещенный). Недостаток данного состава заключается в том, что технология, по которой перерабатывается данный состав, не позволяет прессование зарядов больших диаметров из-за наличия в составе в процессе формования легколетучего растворителя, т.к. при удалении из зарядов растворителя в них возникают механические напряжения и при больших диаметрах зарядов в их теле образуются трещины. Кроме того, из-за необходимости удаления растворителя из уже готовых зарядов их поверхность получается пористой, что увеличивает скорость горения поверхностных слоев, а значит, повышает риск нестабильности горения. Еще один недостаток данной технологии - длительность технологического циклаThe closest in composition and purpose and adopted as a prototype is the composition of heat-resistant fuel according to Russian patent No. 2184719, IPC С06D 5/06, С06В 29/00, declared on June 19, 2000, containing ammonium or potassium perchlorate as an oxidizing agent, and a combustible binder - a mixture of thermoelastoplast DST-30 and polystyrene and stabilizers of chemical resistance (NN-diphenyl-n-phenylenediamine, ammonium phosphate monosubstituted). The disadvantage of this composition is that the technology by which this composition is processed does not allow the compression of charges of large diameters due to the presence of a volatile solvent in the composition during molding, since when the solvent is removed from the charges, mechanical stresses arise in them and, at large diameters of the charges, cracks form in their body. In addition, due to the need to remove solvent from ready-made charges, their surface is porous, which increases the burning rate of the surface layers, and therefore increases the risk of combustion instability. Another disadvantage of this technology is the duration of the technological cycle.
При необходимости получения твердых блочных зарядов различных размеров и геометрии наиболее целесообразной представляется технология проходного прессования, которая позволяет получать однородные заряды различной формы диаметром от 10 мм до метров.If it is necessary to obtain solid block charges of various sizes and geometries, the technology of continuous pressing seems to be the most expedient, which allows one to obtain uniform charges of various shapes with a diameter of 10 mm to meters.
Технической задачей данного изобретения является разработка термостойкого газогенерирующего твердого топлива для производства твердых блочных зарядов, применяемых для обработки скважин, работоспособного в условиях высоких температур (до 200°С) и высоких давлений, перерабатываемого в изделия по технологии проходного прессования в готовые изделия требуемого размера и формы, в том числе крупногабаритные.The technical task of this invention is the development of heat-resistant gas-generating solid fuels for the production of solid block charges, used for processing wells that are operable at high temperatures (up to 200 ° C) and high pressures, processed into products by the technology of continuous pressing into finished products of the required size and shape , including large ones.
Техническим результатом является возможность получения широкой номенклатуры зарядов с различной геометрией и размерами, имеющих однородную поверхность.The technical result is the possibility of obtaining a wide range of charges with different geometries and sizes, having a uniform surface.
Технический результат достигается тем, что топливо содержит окислитель, горюче-связующее, катализатор горения и стабилизатор горения, которые повышают стабильность горения заряда в заданном режиме, структурирующие и армирующие добавки, улучшающие физико-химические характеристики топлива и изделий из него в условиях высоких температур и давлений, а также технологические добавки, позволяющие достичь необходимых технологических характеристик топлива для его переработки по технологии проходного прессования. При этом в качестве горюче-связующего используется термоэластопласт типа ДСТ, который, обладая термопластичными свойствами, обеспечивает переработку состава по технологии проходного прессования, в качестве антиоксиданта - N-фенил-2-нафтиламин, который замедляет окисление ДСТ, в качестве окислителя - перхлорат аммония или калия, или гексон (отход производства ВВ, смесь гексогена с октогеном), или их смесь, в качестве катализатора горения - оксиды, гидроксиды, соли железа, меди, хрома, свинца или их смесь, в качестве стабилизатора горения - диоксид или дисилицид титана, в качестве технологических добавок - индустриальное масло, графит и стеарат цинка, в качестве структурирующей добавки - углерод технический, в качестве армирующей добавки - фторопласт Ф-4Д. При этом соотношение компонентов составляет, мас.%:The technical result is achieved in that the fuel contains an oxidizing agent, a combustible binder, a combustion catalyst and a combustion stabilizer that increase the stability of charge burning in a given mode, structural and reinforcing additives that improve the physicochemical characteristics of the fuel and its products at high temperatures and pressures , as well as technological additives to achieve the necessary technological characteristics of the fuel for its processing using continuous pressing technology. In this case, DST type thermoplastic elastomer is used as a combustible binder, which, having thermoplastic properties, provides processing of the composition using continuous compression technology, N-phenyl-2-naphthylamine as an antioxidant, which slows down the oxidation of DST, and ammonium perchlorate or potassium, or hexon (a waste product of explosives, a mixture of hexogen with octogen), or a mixture thereof, as a combustion catalyst - oxides, hydroxides, salts of iron, copper, chromium, lead, or a mixture thereof; as a combustion stabilizer - dio seed or titanium disilicide, as processing aids - industrial oil, graphite and zinc stearate, as structuring additive - technical carbon, as a reinforcing additive - F-4D fluoroplastic. The ratio of components is, wt.%:
Введение в состав топлива армирующей добавки (фторопласт Ф-4Д) позволяет улучшить прочность изделий на растяжение, а введение структурирующей добавки (углерод технический) - улучшить прочность на сжатие, что помогает избежать деформации шашек в условиях высоких температур и давлений в глубоких скважинах. Введение катализатора горения (пигмент желтый железоокисный) и стабилизатора горения (диоксид или дисилицид титана) позволяет достичь стабильного горения заряда в скважинных устройствах в заданных режимах. Технологические добавки (стеарат цинка, графит и индустриальное масло) улучшают реологические характеристики топлива и облегчают переработку топлива в изделия по технологии проходного прессования, которая в случае изготовления малогабаритных скважинных зарядов представляется в настоящее время экономически наиболее целесообразной по сочетанию производительность/цена.The introduction of a reinforcing additive (F-4D fluoroplastic) into the fuel composition can improve the tensile strength of products, and the introduction of a structuring additive (technical carbon) can improve the compressive strength, which helps to avoid deformation of the blocks under conditions of high temperatures and pressures in deep wells. The introduction of a combustion catalyst (yellow iron oxide pigment) and a combustion stabilizer (titanium dioxide or disilicide) makes it possible to achieve stable charge burning in downhole devices in predetermined modes. Technological additives (zinc stearate, graphite and industrial oil) improve the rheological characteristics of the fuel and facilitate the processing of fuel into products using continuous compression technology, which in the case of manufacturing small-sized borehole charges is currently the most economically feasible combination of performance / price.
Состав готовят методом смешения в среде легколетучего растворителя с последующими процессами вальцевания массы с получением полотна или шнуров, резки на гранулы, сушки и прессования зарядов требуемого типоразмера на гидро- или шнек-прессе.The composition is prepared by mixing in an environment of a volatile solvent with subsequent processes of rolling the mass to obtain a web or cords, cutting into granules, drying and pressing charges of the required size on a hydraulic or screw press.
Сущность изобретения представлена в таблице. При отработке предлагаемого топлива в опытных условиях ФГУП "НИИПМ" было подтверждено, что состав является оптимальным по содержанию и соотношению компонентов и полностью решает поставленные задачи.The invention is presented in the table. When developing the proposed fuel in the experimental conditions of FSUE "NIIPM" it was confirmed that the composition is optimal in content and ratio of components and completely solves the tasks.
Из таблицы видно, что содержание горюче-связующего ниже 12% приводит к снижению механической прочности топлива и ухудшению его технологических характеристик (к росту внешнего трения), а увеличение его содержания выше 20% - к снижению энергетических характеристик топлива (скорости горения). Малое содержание технологических добавок - индустриального масла менее 0,5%, а стеарата цинка менее 0,05% резко снижает технологические характеристики топлива, а большое - снижает энергетические характеристики. Содержание катализатора (пигмента желтого железоокисного) ограничено 2%, т.к. при больших содержаниях эффективность его резко снижается. Содержание стабилизатора горения ниже 0,5% не обеспечивает стабильность горения, а содержание 2% полностью устраняет тенденции к нестабильному горению. Из литературных источников известно, что антиоксидант N-фенил-2-нафтиламин вводится в количествах 1-2% по отношению к горюче-связующему (ДСТ) для эффективного замедления его окисления.The table shows that the content of the combustible binder below 12% leads to a decrease in the mechanical strength of the fuel and the deterioration of its technological characteristics (to increase external friction), and an increase in its content above 20% leads to a decrease in the energy characteristics of the fuel (burning rate). A low content of technological additives - industrial oil less than 0.5%, and zinc stearate less than 0.05% dramatically reduces the technological characteristics of the fuel, and a large - reduces energy characteristics. The content of the catalyst (yellow iron oxide pigment) is limited to 2%, because at high contents, its effectiveness decreases sharply. The content of the combustion stabilizer below 0.5% does not provide stability of combustion, and the content of 2% completely eliminates the tendency to unstable combustion. From literature it is known that the antioxidant N-phenyl-2-naphthylamine is introduced in amounts of 1-2% with respect to a combustible binder (DST) to effectively slow down its oxidation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010127975/05A RU2451004C2 (en) | 2010-07-06 | 2010-07-06 | Heat-resistant gas-generating solid fuel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010127975/05A RU2451004C2 (en) | 2010-07-06 | 2010-07-06 | Heat-resistant gas-generating solid fuel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010127975A RU2010127975A (en) | 2012-01-20 |
RU2451004C2 true RU2451004C2 (en) | 2012-05-20 |
Family
ID=45785078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010127975/05A RU2451004C2 (en) | 2010-07-06 | 2010-07-06 | Heat-resistant gas-generating solid fuel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2451004C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2597914C1 (en) * | 2015-05-13 | 2016-09-20 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Heat-resistant gas-generating acid-producing high-strength fuel for downhole devices |
RU2603373C1 (en) * | 2015-05-13 | 2016-11-27 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Heat-resistant gas-generating acid-producing high-strength fuel for downhole devices |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1277192A (en) * | 1965-12-30 | 1972-06-07 | Us Gov Sec Army | Improvements in and relating to nitrocellulose base propellant compositions |
US3692600A (en) * | 1969-12-05 | 1972-09-19 | Us Army | High temperature-resistant propellants |
US3932242A (en) * | 1957-11-21 | 1976-01-13 | Bartley Charles E | Solid propellant with butyl rubber binder |
RU2184719C2 (en) * | 2000-06-19 | 2002-07-10 | Казанский государственный технологический университет | Heat-resistant block charge composition and a method for preparation thereof |
RU2281932C1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-08-20 | Казанский государственный технологический университет | Block charge composition |
-
2010
- 2010-07-06 RU RU2010127975/05A patent/RU2451004C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3932242A (en) * | 1957-11-21 | 1976-01-13 | Bartley Charles E | Solid propellant with butyl rubber binder |
GB1277192A (en) * | 1965-12-30 | 1972-06-07 | Us Gov Sec Army | Improvements in and relating to nitrocellulose base propellant compositions |
US3692600A (en) * | 1969-12-05 | 1972-09-19 | Us Army | High temperature-resistant propellants |
RU2184719C2 (en) * | 2000-06-19 | 2002-07-10 | Казанский государственный технологический университет | Heat-resistant block charge composition and a method for preparation thereof |
RU2281932C1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-08-20 | Казанский государственный технологический университет | Block charge composition |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Аликин B.H. и др. Пороха, топлива, заряды, заряды народнохозяйственного назначения. - М.: Химия, т.2, 2004, с.84-90. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2597914C1 (en) * | 2015-05-13 | 2016-09-20 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Heat-resistant gas-generating acid-producing high-strength fuel for downhole devices |
RU2603373C1 (en) * | 2015-05-13 | 2016-11-27 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Heat-resistant gas-generating acid-producing high-strength fuel for downhole devices |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010127975A (en) | 2012-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1146807A (en) | Device for transmitting an explosive signal including a self-oxidizing material within an elongated tube | |
RU2170224C2 (en) | Pyrotechnic charge for detonators | |
Hayes | Elements of Ordnance: A textbook for use of cadets of the United States Military Academy | |
CN103759602B (en) | A kind of unidirectional propagation of explosion gating element and this element of use realize the method for the unidirectional reliable propagation of explosion at blast networking | |
RU2451004C2 (en) | Heat-resistant gas-generating solid fuel | |
RU2658740C2 (en) | Ballistic detonator stick bds (embodiments) and the detonator stick manufacturing method (embodiments) | |
CN108917500A (en) | A kind of lead for retractable pencil formula fires element and fires the basal detonator that element forms by this | |
US3269880A (en) | Heat resistant butadiene-acrylonitrile propellants | |
JP6165269B2 (en) | Gunpowder to accelerate mortar shells | |
Zygmunt et al. | Application and properties of aluminum in primary and secondary explosives | |
US3152935A (en) | Flare composition | |
US3123507A (en) | Gas-generating compositions | |
RU2281932C1 (en) | Block charge composition | |
RU2631821C2 (en) | Composition for high energy pyrotechnical ignition element | |
RU2484076C2 (en) | Pyrotechnical ignition-blow-out and ignition-rupture composition | |
KR19990013823A (en) | Casting explosive compositions with microballoons | |
RU2401253C1 (en) | Gas-generating fuel for downhole apparatus | |
RU2209806C2 (en) | Multiple-factor elevated-power blasting composition | |
JP5987446B2 (en) | Triple base propellant composition | |
US1744693A (en) | Detonator | |
RU2683467C1 (en) | Thermal source for thermogasdynamic fracturing | |
Dejeaifve et al. | Small-calibre gun propellants | |
RU2622127C1 (en) | Pyrotechnical composition for solid bodies thermal destruction charges | |
RU2184719C2 (en) | Heat-resistant block charge composition and a method for preparation thereof | |
MISZCZAK et al. | REVIEW OF SOUTH-KOREAN PATENT SOLUTIONS ON MODULAR PROPULSIVE CHARGES FOR 155 mm ARTILLERY MUNITIONS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130912 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180707 |