Термопластичный твердотопливный состав для обработки нефтяных скважин
Владельцы патента RU 2444554:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Спецхимпродукт" (RU)
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к разработке термопластичного твердотопливного состава, используемого для интенсификации и добычи нефти, а также в качестве источника энергии твердотопливных ракетных двигателей. Термопластичный твердотопливный состав, содержащий нитрат аммония, каучук, катализатор горения, содержит в качестве каучука порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с размером частиц 0,4-2,0 мм, в качестве катализатора горения - бихромат калия или бихромат аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%: нитрат аммония 79-88, указанный каучук 8-18, бихромат калия или бихромат аммония 1-11. Технический результат - увеличение при повышенном давлении скорости горения состава и уменьшение содержания твердых продуктов сгорания. 4 пр., 1 табл.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к разработке термопластичного твердотопливного состава, используемого для интенсификации и добычи нефти, а также в качестве источника энергии твердотопливных ракетных двигателей.
Известны низкотемпературные твердые топлива, содержащие в качестве окислителя нитрат аммония и полимерное горючее-связующее, см. Arkhipov V., Vorozhtsov A., Bondarchuk S. et al. Ballistic Characteristics of Solid Propellants Containing Dual Oxidizer // European Conference for Aerospace Sciences (EUCASS). Moscow, 2005. - P.1-8.
Недостатками известных составов являются низкая скорость горения и повышенное содержание твердых продуктов сгорания.
Известен твердотопливный состав, содержащий нитрат аммония, маслонаполненный каучук марки СКДМ-80 и отверждающий агент ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол (ТОН-2), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| нитрат аммония | 80,7 |
| каучук марки СКДМ-80 | 19,3 |
| отверждающий агент (ТОН-2) | 0,2 сверх 100%, |
см. Попок В.Н. Изучение горения топливных композиций на основе нитрата аммония // Материалы Международной школы-конференции молодых ученых. Физика и химия наноматериалов. Томск, 2005. - С.437-439.
Недостатком известного твердотопливного состава является низкая скорость горения при повышенном давлении и повышенное содержание твердых продуктов сгорания.
Наиболее близким по технической сущности является твердотопливный состав, содержащий нитрат аммония, каучук, катализатор горения, в котором в качестве каучука он содержит маслонаполненный каучук марки СКДМ-80, в качестве катализатора горения -динитрофеноксиэтанол и дополнительно содержит отверждающий агент - ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол (ТОН-2), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| нитрат аммония | 80,7 |
| каучук марки СКДМ-80 | 19,3 |
| динитрофеноксиэтанол | (1,0÷1,5) сверх 100% |
| отверждающий агент (ТОН-2) | 0,2 сверх 100%, |
см. Патент RU №2389714, МПК С06В 31/30, 2009.
Недостатками указанного твердотопливного состава является недостаточная скорость горения при повышенном давлении и относительно высокое содержание твердых продуктов сгорания.
Указанные недостатки твердотопливного состава связаны с использованием в качестве каучука маслонаполненного каучука марки СКДМ-80, который содержит жидкий пластификатор (индустриальное масло) в количестве 80% от массы каучука. Наличие значительного количества жидкой фазы в каучуке приводит к увеличению конденсированных и уменьшению содержания газообразных продуктов сгорания.
Задачей изобретения является увеличение при повышенном давлении скорости горения твердотопливного состава и уменьшение содержания твердых продуктов сгорания.
Техническая задача решается тем, что твердотопливный состав, содержащий нитрат аммония, каучук, катализатор горения, в котором в качестве каучука он содержит порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с размером частиц 0,4-2,0 мм, в качестве катализатора горения содержит бихромат калия или бихромат аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| нитрат аммония | 79-88 |
| порошкообразный бутадиен-нитрильный | 8-13 |
| каучук с размером частиц 0,4-2,0 мм | |
| бихромат калия или бихромат аммония | 1-11 |
Решение технической задачи позволяет увеличить скорость горения при давлении 2,5 МПа до 7 раз и уменьшить содержание твердых продуктов сгорания до 2 раз.
Характеристика веществ, используемых в твердотопливном составе:
Порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с размером частиц 0,4-2,0 мм получают путем механического измельчения, например, на роторных мельницах.
Бихромат калия используют по ГОСТ 2652-78.
Бихромат аммония используют по ГОСТ 3763-76.
С целью замедления процесса «старения» состава в качестве технологической добавки может использоваться политетрафторэтилен (фторопласт-4) по ГОСТ 10007-80, при его содержании до 2,0% сверх 100% от массы состава.
Приводим примеры конкретного выполнения.
Пример 1.
Заявляемую термопластичную композицию готовят путем механического смешения в барабанном смесителе при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| нитрат аммония | 80 |
| порошкообразный бутадиен-нитрильный | |
| каучук с размером частиц 0,4-0,2 мм | 12 |
| бихромат калия | 8 |
Примеры 2-4 аналогичны примеру 1, данные по составу и его характеристики приведены в таблице 1.
Из полученной термопластичной композиции методом проходного прессования формуют образцы диаметром 10 мм, бронированные по боковой поверхности. Высоту образцов варьируют в зависимости от характера проводимого эксперимента. Скорость горения образцов определяли в приборе постоянного давления в атмосфере азота при давлении 2,5 МПа. Содержание твердых веществ в продуктах сгорания определяют взвешиванием кварцевого отборника, размещенного в приборе постоянного давления до и после сжигания образцов топлива.
Как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемый объект позволяет увеличить скорость горения при давлении 2,5 МПа до 7 раз и уменьшить содержание твердых продуктов сгорания до 2 раз.
| Таблица 1 | ||||||
| Компоненты | Термопластичный твердотопливный состав, мас.% | |||||
| Прототип | Заявляемый объект | |||||
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Нитрат аммония | 80,7 | 80 | 88 | 79 | 79 | 88 |
| Порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с размером частиц 0,4-2,0 мм | 12 | 8 | 13 | 10 | 11 | |
| Маслонаполненный каучук марки СКДМ-80 | 19,3 | |||||
| Бихромат калия | 8 | 4 | 11 | |||
| Бихромат аммония | 8 | 1 | ||||
| Динитрофеноксиэтанол, сверх 100% | 1,0-1,5 | |||||
| Технологическая добавка - политетрафторэтилен, сверх 100% | - | - | - | - | 1,0 | |
| Ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтил-бензол (ТОН-2), сверх 100% | 0,2 | |||||
| Характеристика термопластичного твердотопливного состава | ||||||
| Скорость горения при давлении 2,5 МПа, мм/с | 0,58-0,60 | 4,0 | 2,5 | 3,6 | 4,4 | 1,8 |
| Содержание твердых продуктов сгорания при атмосферном давлении, мас.% | 2,4-2,6 | 1,7 | 1,4 | 1,8 | 2,0 | 1,2 |
Термопластичный твердотопливный состав, содержащий нитрат аммония, каучук, катализатор горения, отличающийся тем, что он содержит в качестве каучука порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с размером частиц 0,4-2,0 мм, в качестве катализатора горения содержит бихромат калия или бихромат аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Нитрат аммония | 79-88 |
| Порошкообразный бутадиен-нитрильный | |
| каучук с размером частиц 0,4-2,0 мм | 8-18 |
| Бихромат калия или бихромат аммония | 1-11 |
