RU2691785C1 - Non-detonable solid-propellant composition - Google Patents
Non-detonable solid-propellant composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691785C1 RU2691785C1 RU2018105478A RU2018105478A RU2691785C1 RU 2691785 C1 RU2691785 C1 RU 2691785C1 RU 2018105478 A RU2018105478 A RU 2018105478A RU 2018105478 A RU2018105478 A RU 2018105478A RU 2691785 C1 RU2691785 C1 RU 2691785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mpa
- layer
- solid
- composition
- range
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 11
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- ABBQHOQBGMUPJH-UHFFFAOYSA-M Sodium salicylate Chemical compound [Na+].OC1=CC=CC=C1C([O-])=O ABBQHOQBGMUPJH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 10
- 229960004025 sodium salicylate Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 9
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 5
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 7
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical compound FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- IRLQAJPIHBZROB-UHFFFAOYSA-N buta-2,3-dienenitrile Chemical compound C=C=CC#N IRLQAJPIHBZROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 10
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 4
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- JOSWYUNQBRPBDN-UHFFFAOYSA-P ammonium dichromate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O JOSWYUNQBRPBDN-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 229960001860 salicylate Drugs 0.000 description 2
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-M salicylate Chemical compound OC1=CC=CC=C1C([O-])=O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+3].[Cr+3] UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- -1 nitryl acrylic acid Chemical compound 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B31/00—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt
- C06B31/28—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt the salt being ammonium nitrate
- C06B31/30—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt the salt being ammonium nitrate with vegetable matter; with resin; with rubber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области разработки твердых топлив, а именно к созданию недетонационноспособного твердотопливного состава, применяемого в системах интенсификации добычи нефти и ремонта скважин, в том числе в камерах пневматического привода шлипсовых пакеров и корпусах деформирующихся взрывных пакеров, используемых для изоляции нефтяных пластов.The invention relates to the development of solid fuels, in particular to the creation of a non-detonation-resistant solid fuel composition used in systems for the intensification of oil production and well repair, including in the chambers of the pneumatic drive of slipjack packers and housings of deformable explosive packers used to isolate oil reservoirs.
Известен термопластичный твердотопливный состав для обработки нефтяных скважин, содержащий нитрат аммония в качестве окислителя, порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с размерами частиц 0,4-2,0 мм в качестве горючего-связующего и бихромат калия или бихромат аммония в качестве катализатора процесса горения при следующем соотношении компонентов, мас. %:Known thermoplastic solid fuel composition for the treatment of oil wells, containing ammonium nitrate as an oxidizing agent, powdered nitrile butadiene rubber with a particle size of 0.4-2.0 mm as a fuel-binder and potassium bichromate or ammonium bichromate as a catalyst for the combustion process in the following the ratio of components, wt. %:
см. RU Патент 2444554, МПК С09К 8/60 (2006.01), C06D 5/06 (2006.01), С06В 31/30 (2006.01), С09К 8/594 (2006.01), С09К 8/72 (2006.01), 2012.see RU Patent 2444554, IPC SKK 8/60 (2006.01), C06D 5/06 (2006.01), SK06B 31/30 (2006.01), SKK 8/594 (2006.01), QK 8/72 (2006.01), 2012.
Недостатком известного термопластичного твердотопливного состава является детонационная способность при повышенных давлениях. Это связано с использованием в качестве катализатора горения бихромата калия или аммония, которые при давлениях более 30 МПа способствуют значительному увеличению скорости горения и переходу режима послойного горения в детонацию. Детонационная способность известного состава ограничивает область его применения в некоторых устройствах, например, в камерах пневматического привода шлипсовых пакеров, в которых при эксплуатации достигаются давление до 35 МПа. Детонация твердого топлива может создать резкий импульс давления внутри камеры, превышающий предел прочности материала камеры, что приведет к ее разрушению.A disadvantage of the known thermoplastic solid fuel composition is the detonation ability at elevated pressures. This is due to the use of potassium or ammonium dichromate as a catalyst, which, at pressures of more than 30 MPa, contribute to a significant increase in the rate of combustion and the transition of the layer-by-layer combustion to detonation. The detonation ability of a known composition limits its scope in some devices, for example, in chambers of a pneumatic drive of slip packers, in which during operation a pressure of up to 35 MPa is reached. Detonation of solid fuel can create a sharp pressure pulse inside the chamber, exceeding the tensile strength of the chamber material, which will lead to its destruction.
Другим недостатком известного термопластичного твердотопливного состава является повышенная эрозионная способность продуктов горения по отношению к конструкционным элементам систем для интенсификации нефтедобычи, что приводит к быстрому износу и значительному снижению ресурса эксплуатации этих элементов. Этот недостаток обусловлен высоким содержанием в продуктах горения термопластичного твердотопливного состава твердых частиц оксидов хрома, образующихся из молекул хрома, выделяющихся при разложении катализаторов бихромата калия или бихромата аммония.Another disadvantage of the known thermoplastic solid fuel composition is the increased erosion capacity of the combustion products in relation to the structural elements of the systems for the intensification of oil production, which leads to rapid wear and a significant reduction in the service life of these elements. This disadvantage is due to the high content in the combustion products of a thermoplastic solid-fuel composition of solid particles of chromium oxides formed from chromium molecules, which are released during the decomposition of catalysts of potassium dichromate or ammonium dichromate.
Наиболее близким по техническому воплощению к предлагаемому изобретению является недетонационноспособный твердотопливный состав для систем интенсификации добычи нефти, содержащий нитрат аммония, порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук и натрий салициловокислый при следующем соотношении компонентов, мас. %:The closest to the technical embodiment of the present invention is a non-knocking solid fuel composition for systems for the intensification of oil production, containing ammonium nitrate, powdered nitrile-butadiene rubber and sodium salicylate in the following ratio of components, wt. %:
см. RU Патент 2616654, МПК C06D 5/06 (2006.01), С06В 31/30 (2006.01), 2017see RU Patent 2616654, IPC C06D 5/06 (2006.01), C06B 31/30 (2006.01), 2017
Недостатком известного недетонационноспособного твердотопливного состава является склонность к переходу в режим тления при давлениях в диапазоне от 4 до 11 МПа. Это связано с использованием в качестве катализатора горения натрия салициловокислого, который в указанном диапазоне давлений проявляет ингибирующее действие по отношению к процессу горения. В режиме тления состав выделяет малое количество газообразных продуктов горения, что может привести к нестабильному функционированию устройств, например, камер пневматического привода шлипсового пакера, в которых применяется известный недетонационноспособный состав.A disadvantage of the known non-knocking solid fuel composition is the tendency to go into a smoldering mode at pressures in the range from 4 to 11 MPa. This is due to the use of salicylate acid as a catalyst for sodium combustion, which in the indicated pressure range exhibits an inhibitory effect on the combustion process. In smoldering mode, the composition emits a small amount of gaseous combustion products, which can lead to unstable operation of devices, for example, chambers of a pneumatic drive of the slip packer, in which the well-known non-knotting composition is used.
Другим недостатком известного недетонационноспособного твердотопливного состава является недостаточно высокие значения плотности и удельного объемного газообразования при горении зарядов, сформированных из состава методами механического уплотнения, обусловленные плохой перссуемостью состава (под удельным объемным газообразованием понимается объем газов, выделяющихся при сгорании единицы объема заряда, сформированного из недетонационноспособного твердотопливного состава). Высокая плотность и высокое удельное объемное газообразование являются важным условием для надежного функционирования недетонационноспособного твердотопливного состава, при его использовании в пакерных системах, поскольку внутренне пространство камеры пневматического привода шлипсовых пакеров и корпуса деформирующихся пакеров имеют ограниченные объемы. Более высокие значения плотностей и удельного объемного газообразования способствуют расширению геологических условий применения твердотопливного состава, в частности, это открывает возможность эксплуатации на месторождениях с глубоким залеганием продуктивных пластов в скважинах с высокими забойными давлениями. Недостаточно высокие значения плотности и удельного объемного газообразования связаны с тем, что применяемый с составе в соответствии с известным изобретением порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук обладает широким диапазоном пластоэластических свойств, зависящих от содержания нитрилакриловой кислоты в молекуле. При содержании нитрилакриловой кислоты менее 26% бутадиен-нитрильный каучук обладает удовлетворительными пластоэластическими свойствами, позволяющими перерабатывать его методом прессования, однако имеет низкую плотность, что не позволяет получить недетонационноспособный твердотопливный состав с плотностью выше 1200 кг/м3 и удельным объемным газообразованием выше 1540 л/л. При содержании нитрилакриловой кислоты 26% и более бутадиен-нитрильный каучук обладает высокой жесткостью и его трудно перерабатывать методами механического уплотнения, что не позволяет получить плотности недетонационноспособного твердотопливного состава более 1280 кг/м3 и удельного объемного газообразования выше 1630 л/л. Также низкая плотность и низкое значение удельного объемного газообразования прототипа связано с отсутствие в составе технологических добавок, обеспечивающих хорошую прессуемость.Another disadvantage of the known non-knocking solid fuel composition is insufficiently high values of density and specific volumetric gas formation during combustion of charges formed from the composition by mechanical compaction methods, due to poor composition permeability (specific volume gas generation is understood as the volume of gases released during the combustion of a unit volume of charge formed from non-detonation solid fuel composition). High density and high specific volumetric gas formation are an important condition for reliable operation of the non-knock-on solid fuel composition, when used in packer systems, since the internal space of the pneumatic drive chamber of the slip packers and the deformable packer bodies have limited volumes. Higher values of density and specific volume of gas formation contribute to the expansion of the geological conditions of the use of solid fuel composition, in particular, it opens up the possibility of operation in fields with deep occurrence of productive formations in wells with high bottomhole pressures. The insufficiently high values of density and specific volume gas formation are related to the fact that the powdered nitrile-butadiene rubber used with the composition in accordance with the known invention has a wide range of plastoelastic properties depending on the content of nitrilacrylic acid in the molecule. When the content of nitrilacrylic acid is less than 26%, nitrile-butadiene rubber has satisfactory plastoelastic properties, which allow it to be processed by pressing, but has a low density, which does not allow to obtain a non-knock-resistant solid fuel composition with a density above 1200 kg / m 3 and specific volume gas generation above 1540 l / l When the content of nitrilacrylic acid is 26% or more, nitrile-butadiene rubber has high rigidity and is difficult to process by mechanical compaction methods, which does not allow obtaining a density of a non-knotted solid fuel composition of more than 1280 kg / m 3 and specific volume gas generation above 1630 l / l. Also, the low density and low value of the specific volume gas formation of the prototype is associated with the absence of technological additives in the composition, which ensure good compressibility.
В предлагаемом изобретении решается задача устранения перехода процесса стационарного послойного горения твердотопливного состава в режим тления при давлениях в диапазоне 4-11 МПа с сохранением способности к послойному горению без перехода в детонацию при повышенных давлениях (более 30 МПа) и улучшения прессуемости состава с повышением значений плотности и удельного объемного газообразования зарядов, сформированных из состава методом механического уплотнения.In the present invention solves the problem of eliminating the transition process stationary layer-by-layer burning of solid fuel composition in smoldering mode at pressures in the range of 4-11 MPa while maintaining the ability to layer-by-layer burning without switching to detonation at elevated pressures (more than 30 MPa) and improving the compressibility of the composition with increasing density values and specific volumetric gassing charges formed from the composition by the method of mechanical compaction.
Задача решается тем, что предлагаемый твердотопливный состав, включающий нитрат аммония, содержит в качестве горючего компонента бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрилакриловой кислоты в диапазоне 26-40%, комбинированный катализатор, состоящий из натрия салициловокислого и калия двухромовокислого в соотношении 10:1 и в качестве технологической добавки фторопласт-4 при следующем соотношении компонентов:The problem is solved by the fact that the proposed solid fuel composition, including ammonium nitrate, contains as a fuel component butadiene-nitrile rubber with a content of nitryl acrylic acid in the range of 26-40%, a combined catalyst consisting of sodium salicylate sour and potassium bichromate in a ratio of 10: 1 and as a technological additive fluoroplast-4 in the following ratio of components:
Отличительной особенностью изобретения является то, что применяемый в твердотопливном составе комбинированный катализатор, содержащий натрий салициловокислый и калий двухромовокислый в соотношении 10:1, обеспечивает стабильность процесса горения без перехода в режим тления в диапазоне давлений 4-11 МПа благодаря высокой каталитической активности в указанном диапазоне давлений калия двухромовокислого и исключает переход горения в детонацию при давлениях более 30 МПа благодаря преимущественному содержанию натрия салициловкислого, обладающего ингибирующим действием при давлениях выше 30 МПа. Кроме того, недетонационноспособный твердотопливный состав, согласно изобретению, содержит технологическую добавку фторопласт-4, активную по отношению к жесткому бутадиен-нитрильному каучуку с содержанием нитрилакриловой кислоты в диапазоне 26-40%, что обеспечивает лучшую прессуемость состава с достижением плотности при механическом уплотнении более 1520 кг/м3 и удельного объемного газообразовании более 1980 л/л.A distinctive feature of the invention is that the combined catalyst used in the solid fuel composition, containing sodium salicylate and potassium dichromate in a 10: 1 ratio, ensures the stability of the combustion process without switching to smoldering in the pressure range of 4-11 MPa due to the high catalytic activity in the specified pressure range potassium dvukhromovokisly and eliminates the transition to detonation of combustion at pressures of more than 30 MPa due to the predominant sodium content of salicylate, authorizing inhibitory effect at pressures above 30 MPa. In addition, the non-knocking solid fuel composition according to the invention contains a technological additive fluoroplast-4, active with respect to hard nitrile-butadiene rubber with a content of nitrilacrylic acid in the range of 26-40%, which provides better compressibility of the composition with achievement of density during mechanical compaction of more than 1520 kg / m 3 and specific volumetric gas generation more than 1980 l / l.
Таким образом, решение технической задачи позволяет устранить переход процесса стационарного послойного горения твердотопливного состава в режим тления в диапазоне давлений 4-11 МПа, обеспечить сохранение способности к послойному горению без перехода в детонацию при повышенных давлениях (более 30 МПа) и обеспечить хорошую прессуемость состава, способствующую повышению плотности и удельного объемного газообразования механически уплотненного состава.Thus, the solution of the technical problem makes it possible to eliminate the transition of the stationary layer-by-layer burning of a solid fuel composition to the smoldering mode in the pressure range of 4-11 MPa, to ensure that the ability to layer-by-layer burning is maintained without switching to detonation at elevated pressures (more than 30 MPa) and to ensure good compressibility of the composition, contributing to an increase in the density and specific volume of gas formation mechanically compacted composition.
В предлагаемом недетонационноспособном твердотопливном составе используются следующие компоненты: нитрат аммония (в виде измельченной гранулированной аммиачной селитры, соответствующей ГОСТ 2-85), каучук бутадиен-нитрильный с содержанием нитрилакриловой кислоты 26-40% (ТУ 38.30313-2006), натрий салициловокислый (ГОСТ 17628-72), калий двухромовокислый (ГОСТ 4220-75), фторопласт-4 (ГОСТ 10007-80).In the proposed solid non-detonation composition, the following components are used: ammonium nitrate (in the form of crushed granulated ammonium nitrate, corresponding to GOST 2-85), butadiene-nitrile rubber with a nitrile acrylic acid content of 26-40% (TU 38.30313-2006), sodium salicylate (GOST 17628 -72), potassium dichromate (GOST 4220-75), fluoroplast-4 (GOST 10007-80).
Примеры конкретного выполнения.Examples of specific performance.
Пример 1.Example 1
Заявляемый недетонационноспособный твердотопливный состав приготавливают путем механического смешивания в бикубическом смесителе при следующем соотношении компонентов, мас. %:The claimed non-knocking solid fuel composition is prepared by mechanical mixing in a bicubic mixer in the following ratio, wt. %:
Из полученной массы методом глухого прессования формуют цилиндрические образцы диаметром 30 мм, бронированные по боковой поверхности. Скорость горения и детонационную способность определяли в установке постоянного давления в атмосфере азота при давлениях в диапазоне 4-11 МПа и 35 МПа соответственно. Скорость горения рассчитывали по отношению высоты образца состава к времени горения, которое определялось как разность между окончанием и началом процесса горения, фиксируемым с помощью фотометрического датчика. Детонационная способность определялась по резкому скачку давления в камере установки постоянного давления, фиксируемому с помощью высокочастотного пьезоэлектрического датчика давления PSI, системы преобразования сигнала РСВ и программного обеспечения графического представления результатов измерений L-graph.Cylindrical specimens with a diameter of 30 mm, armored on the lateral surface are formed from the resulting mass by the method of blind pressing. The burning rate and detonation ability were determined in a constant pressure installation in a nitrogen atmosphere at pressures in the range of 4-11 MPa and 35 MPa, respectively. The burning rate was calculated from the ratio of the height of the sample composition to the burning time, which was determined as the difference between the end and the beginning of the burning process, recorded using a photometric sensor. The detonation ability was determined by the abrupt pressure jump in the constant pressure chamber, detected by the high-frequency piezoelectric pressure sensor PSI, the PCB signal conversion system, and the software for graphical representation of the L-graph measurement results.
Прессуемость составов определяли путем измерения плотности цилиндрических образцов зпрессованных при различных удельных давлениях прессования на гидравлическом прессе 2ПГ-10, оснащенном манометром. Плотность определялась отношением массы прессованных цилиндрических образцов к их объему. Масса образцов определялась с помощью аналитических весов, а объем рассчитывался по геометрическим размерам цилиндра (высоте и диаметру), измеряемым с помощью микрометра. Фиксировалось минимальное давление, при котором плотность прессованных образцов достигала максимального значения и при дальнейшем увеличении удельного давления прессования не повышалась. Удельное объемное газообразование составов определяли расчетным методом. Примеры конкретного выполнения 2 и 3 аналогичны примеру 1. Данные по примерам 1-3 с указанием характеристик предлагаемого твердотопливного состава представлены в таблицеThe compressibility of the compositions was determined by measuring the density of cylindrical samples pressed at various specific pressing pressures on a 2G-10 hydraulic press equipped with a pressure gauge. The density was determined by the ratio of the mass of pressed cylindrical samples to their volume. The mass of the samples was determined using an analytical balance, and the volume was calculated from the geometric dimensions of the cylinder (height and diameter), measured with a micrometer. A minimum pressure was recorded at which the density of the pressed samples reached a maximum value and did not increase with further increase in the specific pressing pressure. The specific volumetric gas formation of the compositions was determined by the calculation method. Examples of specific performance 2 and 3 are similar to example 1. Data for examples 1-3, indicating the characteristics of the proposed solid fuel composition are presented in the table
Из данных таблицы видно, что средняя скорость горения предлагаемого твердотопливного состава при давлении в диапазоне 4-11 МПа составляет 2,1-2,7 мм/с. При этом горение протекает стабильно в послойном режиме. В этом же диапазоне давлений состав-прототип тлеет со скоростью 0,04-0,11 мм/с. Плотность предлагаемого твердотопливного состава достигает 1520-1620 кг/м3 при удельном давлении прессования 120 МПа, плотность состава-прототипа достигает 1180-1280 кг/м3 при удельных давлениях прессования 130-170 МПа. Удельное объемное газообразование предлагаемого состава 1980-2063 л/л, что значительно превышает значения аналогичного параметра состава-прототипа, равные 1514-1630 л/л. При давлении 35 МПа предлагаемый твердотопливный состав так же как и состав-прототип не способен к детонации.From the data in the table it can be seen that the average burning rate of the proposed solid fuel composition at a pressure in the range of 4-11 MPa is 2.1-2.7 mm / s. In this case, the combustion proceeds stably in a layer-by-layer mode. In the same pressure range, the prototype compound smolders at a speed of 0.04–0.11 mm / s. The density of the proposed solid fuel composition reaches 1520-1620 kg / m 3 at a specific pressing pressure of 120 MPa, the density of the composition of the prototype reaches 1180-1280 kg / m 3 at specific pressing pressures of 130-170 MPa. The specific volumetric gas formation of the proposed composition is 1980-2063 l / l, which significantly exceeds the values of the analogous parameter of the composition of the prototype, equal to 1514-1630 l / l. With a pressure of 35 MPa, the proposed solid fuel composition as well as the composition of the prototype is not capable of detonation.
Таким образом, предлагаемый твердотопливный состав не обладает детонационной способностью при давлениях выше 30 МПа, как и твердотопливный состав - прототип, что позволяет использовать его в системах интенсификации нефтедобычи, функционирующих в условиях повышенных давлений, в частности в камерах пневматического привода шлипсовых пакеров и корпусах деформирующихся взрывных пакеров, используемых для изоляции нефтяных пластов. В отличие от состава-прототипа предлагаемый твердотопливный состав стабильно горит в диапазоне давлений 4-11 МПа со скоростями 2,1-2,7 мм/с без перехода в режим тления, что обеспечивает стабильное функционирование устройств для интенсификации нефтедобычи, например, пневмоприводов шлипсового пакера, в указанном диапазоне давлений. Повышенное значение плотности и удельного объемного газообразования позволяет обеспечить надежное функционирование в системах интенсификации нефтедобычи в условиях эксплуатации этих систем в глубоких скважин с повышенным уровнем забойного давления и повысить эффективность применения этих систем. Применение предлагаемого твердотопливного состава позволяет обеспечить стабильность и надежность функционирования систем интенсификации нефтедобычи, расширить область применения и диапазон условий эксплуатации, повысить эффективность применения этих систем.Thus, the proposed solid fuel composition does not have a detonation ability at pressures above 30 MPa, as well as the solid fuel composition is a prototype, which makes it possible to use it in oil production intensification systems operating at elevated pressures, in particular in chambers of pneumatic drive of slip-type packers and deformable explosive bodies packers used to isolate oil reservoirs. In contrast to the composition of the prototype, the proposed solid fuel composition stably burns in the pressure range of 4-11 MPa with speeds of 2.1-2.7 mm / s without switching to smoldering mode, which ensures stable operation of devices for intensifying oil production, for example, pneumatic drives of a slips packer , in the specified pressure range. The increased density and specific volume of gas formation allows to ensure reliable operation of systems for the intensification of oil production in the operating conditions of these systems in deep wells with elevated bottomhole pressure and to increase the efficiency of these systems. The application of the proposed solid fuel composition allows to ensure the stability and reliability of the systems for intensifying oil production, to expand the scope and range of operating conditions, to increase the efficiency of application of these systems.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018105478A RU2691785C1 (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Non-detonable solid-propellant composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018105478A RU2691785C1 (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Non-detonable solid-propellant composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691785C1 true RU2691785C1 (en) | 2019-06-18 |
Family
ID=66947391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018105478A RU2691785C1 (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Non-detonable solid-propellant composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691785C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2930683A (en) * | 1955-08-08 | 1960-03-29 | Phillips Petroleum Co | Ammonium nitrate composite propellant and method of preparation |
| US3720553A (en) * | 1969-02-07 | 1973-03-13 | Standard Oil Co | Ammonium nitrate propellant compositions |
| RU2402745C1 (en) * | 2009-07-14 | 2010-10-27 | Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) | Method for destruction of solid rocks or concrete (versions) |
| RU2444554C1 (en) * | 2010-07-02 | 2012-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Спецхимпродукт" | Thermoplastic solid-fuel composition for treatment of oil wells |
| RU2485082C1 (en) * | 2011-11-21 | 2013-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Спецхимпродукт" | Solid fuel composition (versions) |
| RU2616654C1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ПерфоТерм-Пакер" | Non-detonable solid fuel composition |
-
2018
- 2018-02-13 RU RU2018105478A patent/RU2691785C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2930683A (en) * | 1955-08-08 | 1960-03-29 | Phillips Petroleum Co | Ammonium nitrate composite propellant and method of preparation |
| US3720553A (en) * | 1969-02-07 | 1973-03-13 | Standard Oil Co | Ammonium nitrate propellant compositions |
| RU2402745C1 (en) * | 2009-07-14 | 2010-10-27 | Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) | Method for destruction of solid rocks or concrete (versions) |
| RU2444554C1 (en) * | 2010-07-02 | 2012-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Спецхимпродукт" | Thermoplastic solid-fuel composition for treatment of oil wells |
| RU2485082C1 (en) * | 2011-11-21 | 2013-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Спецхимпродукт" | Solid fuel composition (versions) |
| RU2616654C1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ПерфоТерм-Пакер" | Non-detonable solid fuel composition |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2637274A (en) | Power-gas generating device | |
| US5024270A (en) | Well sealing device | |
| US3779820A (en) | Propellent charge comprising nitrocellulose | |
| RU2691785C1 (en) | Non-detonable solid-propellant composition | |
| KR19990083198A (en) | Gas generating composition for air bag | |
| US3954062A (en) | Caseless propellant charges | |
| RU2436827C2 (en) | Composition of thermal source for treatment of bottomhole zone of well | |
| RU2616654C1 (en) | Non-detonable solid fuel composition | |
| RU2485082C1 (en) | Solid fuel composition (versions) | |
| CN115947641B (en) | Preparation method of gunpowder propellant for deflagration fracturing of low-permeability oilfield small casing | |
| US2469353A (en) | Cementing earth bores | |
| US2356149A (en) | Blasting explosive composition and method | |
| RU2394800C1 (en) | Thermoplastic gas-generating high-power pyrotechnic composition | |
| RU2281932C1 (en) | Block charge composition | |
| US2470082A (en) | Gas-producing charges suitable for the generation of gas pressure for the operation of mechanical devices and for blasting operations | |
| RU2683467C1 (en) | Thermal source for thermogasdynamic fracturing | |
| RU2190586C1 (en) | Explosive composition for boreholes | |
| RU2023659C1 (en) | Method for manufacture of diamonds | |
| RU2495236C1 (en) | Device for treatment of bottomhole zone of oil reservoirs | |
| CA1326137C (en) | Nitrocellulose propellant composition | |
| CN115980257B (en) | Method for determining safe sample dosage of energetic material self-ignition experiment | |
| RU2172730C1 (en) | Ballistite-type solid rocket fuel | |
| RU2571753C1 (en) | Ice-forming propellant | |
| US2978306A (en) | Ammonium perchlorate asphalt base propellants | |
| RU2105746C1 (en) | Explosive |