CN102432409B

CN102432409B - 高密度高爆速水胶***震源药柱及其制备方法

Info

Publication number: CN102432409B
Application number: CN 201110287966
Authority: CN
Inventors: 刘泽功; 何家林; 吴红波; 许进; 黄文尧; 刘亚松; 颜事龙; 张书华; 穆朝民; 陈秋宇; 张凯
Original assignee: LEIMING KEHUA CO Ltd ANHUI; Anhui University of Science and Technology
Current assignee: LEIMING KEHUA CO Ltd ANHUI; Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2031-09-26
Also published as: CN102432409A

Abstract

本发明公开一种高密度高爆速水胶***震源药柱及其制备方法，震源药柱中的高密度水胶***包含有高能添加剂；其组成成份按重量百分比计为：涂料级铝粉46~60、硅铁粉31~40、液体石蜡4~6、松节油5~8。先将涂料级铝粉和硅铁粉加入到液体石蜡和松节油的混合液中制成高能添加剂。在低速搅拌下依次加入硝酸一甲胺溶液、乙二胺二硝酸盐、硝酸铵、抗冻剂并控制温度为55℃~75℃，再加入硝酸钠与田菁粉的混合物、交联剂、高能添加剂混合成为高密度水胶***，再装入已插有普通导爆索的震源药柱外壳中密封即得成品。优点是不含梯恩梯等有毒物质；密度大、爆速高、单位体积威力大、安全环保，具有一定的抗压性和抗冻性，制造方法简单。

Description

高密度高爆速水胶***震源药柱及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高密度高爆速水胶***震源药柱及其制备方法，特别涉及一种用于石油、煤田地震勘探的高密度高爆速震源药柱及其制备方法。

背景技术

在石油和煤田地震勘探中，震源药柱在激发介质中***形成地震波。地震波在地层中遇到不同的地质界面会发生反射，反射波的信号通过地面所布置的检波器接收，由此来分析石油或煤层的赋存的情况。根据石油或煤层埋藏的深度和激发介质的情况，要求震源药柱具有不同的密度和爆速，通常分为三种，即高密度高爆速（密度≥1.4g/cm³，爆速≥5000m/s）震源药柱、中密度中爆速（密度1.2~1.4g/cm³，爆速≥4000m/s）震源药柱、低密度低爆速（密度1.0~1.2g/cm³，爆速≥3500m/s）震源药柱。对于后两种，普通水胶***和乳化***均能实现。对于第一种产品，专利号为88210907.3公开了高爆速成型药柱，主装药采用军品不能复用的黑索金和梯恩梯的混合物（简称纯黑梯）或梯恩梯***熔化后注入震源药柱外壳中，密度＞1.5g/cm³，爆速＞6000m/s；专利号为02276591.3公开了一种用于地震勘探的震源药柱主装药是由乳化***和梯恩梯构成, 密度为1~1.5g/cm³。这两种震源药柱的主装药的密度较大，含有大量的梯恩梯，在制造和使用过程中容易造成对人体的危害和对环境的污染。专利号为00233133.0公开了粉状高爆速震源药柱，虽然爆速达到5000m/s以上，但主装药的密度仅为1.2~1.4g/cm³。专利号为02268346.1公开了高爆速抗水震源药柱，主装药采用退役火***，***的爆速高达6800~7000m/s，但***的危险感度较高，生产不安全；专利号为200820024132.8公开了高爆速震源药柱，在震源药柱壳体内的中心部位设置有中心塑料管，中心塑料管内填充高能导爆索（芯药装药量为18~22g/m），中心塑料管与药柱壳体内壁之间的空间填充低性能***，该震源药柱虽然满足了高爆速震源药柱的性能要求，但主装药为装药密度小，单位体积能量低的低性能***，使得地震波的反射能量低。专利号为03282513.7公开了水胶***震源药柱，其主装药为普通岩石水胶***的密度也较低，仅为1.0~1.2g/cm³，该震源药柱装药外壳采用高抗压强度的硬质PVC塑料管壳体来提高震源药柱的抗压性能。

发明内容

为了解决现有高密度高爆速震源药柱主装药含有对环境污染的物质梯恩梯或危险感度高的退役火药等问题，本发明提供一种生产和使用安全、对环境无污染的高密度高爆速水胶***震源药柱，同时提供该震源药柱的制备方法。

具体的技术方案如下：

一种高密度高爆速水胶***震源药柱，其特征在于所述震源药柱包括高密度水胶***、普通导爆索和震源药柱外壳；所述高密度水胶***包含有高能添加剂；该高能添加剂组成成份按重量百分比计为：涂料级铝粉46~60、硅铁粉31~40、液体石蜡4~6、松节油5~8。

所述高密度水胶***组成成份按重量百分比计为：硝酸一甲胺水溶液33~45、乙二胺二硝酸盐8~10、硝酸铵32~36、抗冻剂1~2、硝酸钠5~7、田菁粉0.8~1、交联剂0.1~0.3、高能添加剂8.1~10.7；其中硝酸一甲胺水溶液浓度为75%~86%。

所述普通导爆索包括有芯药，所述芯药为太安或黑索金，芯药装药量为8~12 g/m，爆速＞6000m/s。

抗冻剂为季戊四醇、二甲基亚砜或两者的混合物。

制造本发明高密度高爆速水胶***震源药柱的制法，包括以下步骤：

a. 将涂料级铝粉和硅铁粉加入到液体石蜡和松节油的混合液中搅拌均匀得到高能添加剂；

b. 将硝酸钠与田菁粉混合粉碎后得到硝酸钠和田菁粉的混合物；

c. 在搅拌下依次加入浓度为75%~86%的硝酸一甲胺溶液、乙二胺二硝酸盐、硝酸铵、抗冻剂并控制温度为55℃~75℃，再分别加入由b得到的硝酸钠和田菁粉的混合物、交联剂、由步骤a得到的高能添加剂混合成为高密度水胶***；

d. 将一根长度等于震源药柱外壳长度的普通导爆索***震源药柱外壳内，再注入由步骤c得到的高密度水胶***，封口即制得高密度高爆速水胶***震源药柱。

本发明的基本原理是：虽然高能添加剂中的涂料级铝粉和硅铁粉在贮存过程中易与***中的氧化剂发生氧化反应，但可以利用液体石蜡和松节油的混合物将涂料级铝粉和硅铁粉进一步包覆，使铝粉与硅铁粉的表面再被覆一层抗水膜，阻止涂料级铝粉和硅铁粉与氧化剂硝酸铵直接接触，进而提高了高能添加剂中的金属粉在生产和贮存过程中的抗氧化能力。

硝酸一甲胺溶液、乙二胺二硝酸盐、硝酸铵和抗冻剂在一定温度下混溶形成了析晶点低的低共溶物，并将田菁粉这种胶凝剂通过与硝酸钠预混后，借助硝酸钠易溶于水的特性，田菁粉在溶液中完全水合而形成胶凝，再依次加入交联剂和高能添加剂混合得到高密度水胶***。由于该***交联需要一定时间，在该***交联之前具有流动性，可用螺杆泵送注入装有普通导爆索的震源药柱壳体内，这种高密度水胶***、普通导爆索和震源药柱外壳三者组装成了高密度高爆速水胶***震源药柱。由于这种高密度水胶***中含有硝酸一甲胺敏化剂，同时，加入的高能添加剂中金属粉吸附有气泡，在******反应时能形成“热点”，使这种高密度水胶***具有较好的起爆感度，可以用普通导爆索可靠起爆和传爆，其爆速等于普通导爆索的传爆速度。此外，高能添加剂中的涂料级铝粉和硅铁粉具有良好的二次反应效应，因而这种水胶***震源药柱具有较高的能量密度和威力。

本发明有以下几个特点：

1、利用高能添加剂中的液体石蜡和松节油将涂料级铝粉和硅铁粉进一步包覆，使铝粉与硅铁粉的表面再被覆一层抗水膜，阻止铝粉与硅铁粉与硝酸铵等氧化剂水溶液的直接接触，对防止高能添加剂中的金属粉被氧化起决定作用。这一点正是本发明的关键技术。因为现有***中若加入金属粉作为高能添加剂后，金属粉易被氧化剂氧化，导致***稳定一段时间后威力下降。

2、硝酸一甲胺溶液、乙二胺二硝酸盐、硝酸铵和抗冻剂混溶后形成低共溶物，这种低共溶混合物析晶点低、有利于提高***体系的稳定性和抗冻性。

3、通过组份中硝酸一甲胺、乙二胺二硝酸盐和高能添加剂的共同敏化作用，使***具有较好的起爆感度，而不是像普通岩石水胶***采用化学发泡或膨胀珍珠岩敏化，这对于震源药柱的高抗压性和用普通导爆索就能可靠起爆和传爆起着关键作用。

综上所述，本发明与现有水胶***震源药柱相比，其显著优点是

1）高能添加剂中的金属粉被液体可燃剂进一步包覆，在生产和贮存过程中，有效地防止金属粉被氧化剂氧化。

2) 水胶***中加入乙二胺二硝酸盐和抗冻剂，析晶点低，体系稳定性和抗冻性好。

3）***的水含量少，密度高，威力大，抗压性能好。

4）装药结构简单，用一般的普通导爆索轴向任意放入震源药柱壳体内，就能使高密度水胶***可靠起爆和传爆，使震源药柱满足高爆速的性能要求。

5）***制造方法简便，可靠，安全，适合于工业化生产。

本发明提供的高密度高爆速水胶***震源药柱广泛适用于油田和煤田地震勘探的要求。

附图说明

图1为本发明高密度高爆速水胶***震源药柱的结构示意图。

具体实施方式

下面实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。另外，如无特殊说明，本发明中各组份百分含量是指重量百分含量。

<实施例1>

一种高密度高爆速水胶***震源药柱，由震源药柱由高密度水胶***、普通导爆索（芯药装药量为10g/m的太安（学名季戊四醇四硝酸酯，化学式C（CH₂ONO₂）₄）和震源药柱外壳构成，其中高密度水胶***组成成份按重量百分比计为：浓度为82%的硝酸一甲胺水溶液39、乙二胺二硝酸盐9、硝酸铵34、抗冻剂季戊四醇1.5、硝酸钠6、田菁粉0.9、交联剂重铬酸钾0.15、高能添加剂9.45。其中所述高能添加剂组成成份按重量百分比计为：涂料级铝粉53、硅铁粉35.5、液体石蜡5、松节油6.5。

按照上述组份和含量，以下述制备步骤制成本发明的高密度高爆速水胶***震源药柱。

高密度高爆速水胶***震源药柱的制法是：

c. 在低速搅拌下依次加入浓度为82%的硝酸一甲胺溶液、乙二胺二硝酸盐、硝酸铵、抗冻剂并控制温度为55℃~75℃，再分别加入由b得到的硝酸钠和田菁粉的混合物、交联剂、由步骤a得到的高能添加剂混合成为高密度水胶***；

d. 请参见图1，将一根长度等于震源药柱外壳长度的普通导爆索3轴向任意***震源药柱外壳1内，再注入由步骤c得到的高密度水胶***2，用***座4封口即制得密度为1.43g/cm³、爆速大于6300m/s的高密度高爆速水胶***震源药柱。

<实施例2>

一种高密度高爆速水胶***震源药柱，由震源药柱由高密度水胶***、普通导爆索（芯药装药量为11g/m的黑索金）和震源药柱外壳构成，其中所述高密度水胶***组成成份按重量百分比计为：浓度为75%的硝酸一甲胺水溶液33、乙二胺二硝酸盐10、硝酸铵36、抗冻剂二甲基亚砜2、硝酸钠7、田菁粉1、交联剂焦锑酸钾0.3、高能添加剂10.7。其中所述高能添加剂组成成份按重量百分比计为：涂料级铝粉60、硅铁粉31、液体石蜡4、松节油5。

根据上述组份和含量，按照实施例1的制备步骤，即制得密度为1.42g/cm³、爆速大于6400m/s的高密度高爆速水胶***震源药柱。

<实施例3>

一种高密度高爆速水胶***震源药柱，由震源药柱由高密度水胶***、普通导爆索（芯药装药量为9g/m的太安）和震源药柱外壳构成，其中所述高密度水胶***组成成份按重量百分比计为：浓度为86%的硝酸一甲胺水溶液45、乙二胺二硝酸盐8、硝酸铵32、抗冻剂二甲基亚砜1、硝酸钠5、田菁粉0.8、交联剂重铬酸钾0.1、高能添加剂8.1。其中所述高能添加剂组成成份按重量百分比计为：涂料级铝粉46、硅铁粉40、液体石蜡6、松节油8。

根据上述组份和含量，按照实施例1的制备步骤，即制得密度为1.41g/cm³、爆速大于6200m/s的高密度高爆速水胶***震源药柱。

<实施例4>

一种高密度高爆速水胶***震源药柱，由震源药柱由高密度水胶***、普通导爆索（芯药装药量为11g/m的太安）和震源药柱外壳构成，其中所述高密度水胶***组成成份按重量百分比计为：浓度为81%的硝酸一甲胺水溶液40、乙二胺二硝酸盐10、硝酸铵33、抗冻剂季戊四醇1.9、硝酸钠6、田菁粉0.8、交联剂高猛酸钾0.13、高能添加剂8.17。其中所述高能添加剂组成成份按重量百分比计为：涂料级铝粉50、硅铁粉36、液体石蜡6、松节油8。

根据上述组份和含量，按照实施例1的制备步骤，即制得密度为1.41g/cm³、爆速大于6400m/s的高密度高爆速水胶***震源药柱。

<实施例5>

一种高密度高爆速水胶***震源药柱，由震源药柱由高密度水胶***、普通岩石导爆索（芯药装药量为11g/m的黑索金）和震源药柱外壳构成，其中所述高密度水胶***组成成份按重量百分比计为：浓度为79%的硝酸一甲胺水溶液39、乙二胺二硝酸盐9、硝酸铵34、抗冻剂（二甲基亚砜：季戊四醇=1：1）1.4、硝酸钠5、田菁粉0.9、交联剂焦锑酸钾0.16、高能添加剂10.54。其中所述高能添加剂组成成份按重量百分比计为：涂料级铝粉57、硅铁粉33、液体石蜡5、松节油5。

根据上述组份和含量，按照实施例1的制备步骤，即制得密度为1.44g/cm³、爆速大于6400m/s的高密度高爆速水胶***震源药柱。

<实施例6>

一种高密度高爆速水胶***震源药柱，由震源药柱由高密度水胶***、普通岩石导爆索（芯药装药量为12g/m的太安）和震源药柱外壳构成，其中所述高密度水胶***组成成份按重量百分比计为：浓度为84%的硝酸一甲胺水溶液41、乙二胺二硝酸盐8、硝酸铵33、抗冻剂季戊四醇1.7、硝酸钠6、田菁粉0.9、交联剂重铬酸钾0.13、高能添加剂9.27。其中所述高能添加剂组成成份按重量百分比计为：涂料级铝粉54、硅铁粉34、液体石蜡6、松节油6。

根据上述组份和含量，按照实施例1的制备步骤，即制得密度为1.43g/cm³、爆速大于6400m/s的高密度高爆速水胶***震源药柱。

Claims

1.一种高密度高爆速水胶***震源药柱，其特征在于所述震源药柱包括高密度水胶***、普通导爆索和震源药柱外壳；所述高密度水胶***包含有高能添加剂；该高能添加剂组成成份按重量百分比计为：涂料级铝粉46～60、硅铁粉31～40、液体石蜡4～6、松节油5～8。

2.根据权利要求l所述的高密度高爆速水胶***震源药柱，其特征在于所述高密度水胶***组成成份按重量百分比计为：硝酸一甲胺水溶液33～45、乙二胺二硝酸盐8～10、硝酸铵32～36、抗冻剂1～2、硝酸钠5～7、田菁粉0.8～1、交联剂0.1～0.3、高能添加剂8.1～10.7；其中硝酸一甲胺水溶液浓度为75%～86%。

3.根据权利要求1所述的高密度高爆速水胶***震源药柱，其特征在于所述普通导爆索包括有芯药，所述芯药为太安或黑索金，芯药装药量为8～12g/m，爆速＞6000m/s。

4.根据权利要求2所述的高密度水胶***震源药柱，其特征在于抗冻剂为季戊四醇、二甲基亚砜或两者的混合物。

5.根据权利要求2所述的高密度高爆速水胶***震源药柱，其特征在于所述高能添加剂组成成份按重量百分比计为：涂料级铝粉53、硅铁粉35.5、液体石蜡5、松节油6.5。

6.根据权利要求5所述的高密度高爆速水胶***震源药柱，其特征在于所述高密度水胶***组成成份按重量百分比计为：浓度为82%的硝酸一甲胺水溶液39、乙二胺二硝酸盐9、硝酸铵34、抗冻剂季戊四醇1.5、硝酸钠6、田菁粉0.9、

交联剂重铬酸钾0.15、高能添加剂9.45。

7.一种制造权利要求1至6任一项所述的高密度高爆速水胶***震源药柱的制法，其特征是包括以下步骤：

a.将涂料级铝粉和硅铁粉加入到液体石蜡和松节油的混合液中搅拌均匀得到高能添加剂；

b.将硝酸钠与田菁粉混合粉碎后得到硝酸钠和田菁粉的混合物；

c.在搅拌下依次加入浓度为75%～86%的硝酸一甲胺溶液、乙二胺二硝酸盐、硝酸铵、抗冻剂并控制温度为55℃～75℃，再分别加入由b得到的硝酸钠和田菁粉的混合物、交联剂、由步骤a得到的高能添加剂混合成为高密度水胶***；

d.将一根长度等于震源药柱外壳长度的普通导爆索***震源药柱外壳内，再注入由步骤c得到的高密度水胶***，封口即制得高密度高爆速水胶***震源药柱。