CN103351269A - 耐热混合***及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐热混合***，其由如下质量百分底原料组成：单质***93.0%～95.0%；氟橡胶2.0%～3.0%；硬脂酸0.5%～1.0%；橡胶浆1.0%～2.0%；石墨0.3％～0.5%，其中单质***为LLM‐105和ATB的混合物；氟橡胶为FPM2311、FPM2603或FPM246G；橡胶浆为聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸酯乳液或苯乙烯-丙烯氰共聚物乳液。本发明的耐热混合***中的LLM‐105组分的密度和能量远高于HNS，能够提供***所需的敏感度和完整爆轰波的快速输出；TATB组分由于具有较好的装填及压药特性，提供***较高的相对密度和***输出，从而使***获得更高的压制密度和破甲威力。

Description

耐热混合***及其制备方法
技术领域
本发明属于***领域，具体涉及一种耐热混合***及其制备方法，用于石油射孔弹装药。
背景技术
随着我国石油战略资源国际地位的不断上升，对超深井、超高温井的勘探需求越来越多，从而对用于油井射孔的石油射孔器材的能量和耐热性要求越来越高。耐热混合***是石油射孔弹射流形成的主要能量来源，但由于受***自身能量和耐热性能的限制，对耐热射孔弹穿深能力的提高有限，需寻求进一步提高射孔弹装药能量的途径。
目前国内外耐热射孔弹装药均以耐热***HNS、TATB、LLM‐105等与少量耐热粘结剂混合制成。国外以LLM‐105***为基的石油射孔弹装药未见报道，Dr．James E．Brooks和Wally Voreck的论文《HTX：用于油井射孔的新***配方》，公开了一种由50:50的细粒HNS和TATB混合药组成的耐热射孔弹装药HTX，克服了HNS或PYX的缺点，HTX在射孔深度上比HNS***或PYX***增加5%～10%。国内徐文新、李必红等的论文《以LLM‐105为基的耐热混合***的应用研究》，（《火工品》2012年第4期，P40）公开了一种耐热混合***L091，该***由LLM‐105和含氟高聚物粘结剂FPM2603组成，该混合***在通用技术条件下的破甲威力为平均穿深223.0mm，高于当时国内已有的PYX、HNS为主***的射孔弹装药Y971、S992（相同条件下平均穿深分别为190.3mm、204.0mm），比S992平均穿孔深度提高9.3%。LLM‐105虽然具有介于HMX和TATB之间的高能量以及优良的耐热性，但仅以LLM‐105为基的L091***在常规压制工艺下，装药的相对密度偏低（仅有91%），破甲威力难以满足当前超深井、超高温井的勘探需求。
发明内容
针对上述现有的耐热混合***存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种耐热混合***及其制备方法，该耐热混合***的能量输出更高，能够有效地满足当前超深井、超高温井的勘探需求。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以解决：
一种耐热混合***，所述***由如下质量百分比的原料制备而成：
Figure BDA00003309644000021
上述原料的质量百分比之和为100%；其中，所述LLM‐105为1‐氧‐2,6‐二氨基‐3,5‐二硝基吡嗪；所述TATB为3‐氨基‐3‐硝基苯；所述氟橡胶为FPM2311、FPM2603或FPM246G；所述橡胶浆为聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸酯乳液或者苯乙烯-丙烯氰共聚物乳液。
进一步的，所述***由如下质量百分比的原料制备而成：
Figure BDA00003309644000022
一种上述耐热混合***的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）溶液的配制
将配方量的氟橡胶加入到乙酸乙酯中，在50℃～55℃的温度下搅拌溶解，得到质量百分浓度为30～50%的氟橡胶的乙酸乙酯溶液；将配方量的硬脂酸加入石油醚中，在45℃～50℃的温度搅拌溶解，得到质量百分浓度为30～50%的硬脂酸溶液。
（2）***的包覆
将配方量的LLM‐105、TATB和石墨放入水中搅拌，形成水悬浮的均匀分散体系，该体系中，LLM‐105、TATB和石墨的总质量与水的质量比为：955～1000:2000；向该体系中加入配制的氟橡胶的乙酸乙酯溶液、硬脂酸溶液以及配方量的橡胶浆，同时加入氯化钙破乳，得到***浆液。
（3）造粒
在65℃～70℃条件下，去除步骤（2）得到的***浆液中的有机溶剂；再经洗涤、过滤、得到造型粉；
（4）干燥
将步骤（3）得到的造型粉颗粒放入温度为65℃～70℃的烘箱干燥8h，即得耐热混合***。
与现有的耐热混合***相比，本发明具有如下优点：
本发明的耐热混合***中的LLM‐105组分的密度和能量远高于HNS，能够提供***所需的敏感度和完整爆轰波的快速输出；同时，TATB组分由于具有较好的装填及压药特性，提供***较高的相对密度和***输出，从而使***获得更高的压制密度和破甲威力。本发明的耐热混合***能量输出较高，经试验验证，在通用技术条件下，本发明的***爆速达到7943m/s，平均穿孔深度为234.5mm～240.8mm，装药的相对密度达到95.1%，与耐热混合***L091相比均有较大提高；LLM‐105***与TATB***的耐热性能相近，它们均为耐热性能最高的***，由它们制备得到的本发明的耐热混合***与***L091相比，本发明的***的破甲威力提高5.0%～8.0%。同时，本发明的***制备过程简单，易于实现。
具体实施方式
为了验证本发明的耐热混合***的性能，发明人按照GB/T20489‐2006（油气井聚能射孔器材通用技术条件）中6.2节‐穿深测试方法对本发明的***进行地面穿钢靶试验。具体测试方法为：
（1）试样制备
采用相同药量和压制工艺参数，将本发明的耐热混合***装入石油射孔弹中（MC‐YD89‐A型射孔弹，23g药量）。
（2）试验条件
靶体材料：45#钢；
弹型：102弹；
炸高：40mm；
每组3发。
利用电加热套以1℃/min的恒定加热速率将石油射孔弹加热到220℃，恒温1h，然后在220℃利用电***起爆装填PYX的127弹导爆索起爆。
（3）试验数据处理
测量每发钢靶的穿孔深度和孔径，并计算3发的平均值。
以下给出本发明的优选的实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的耐热混合***，按照如下质量百分比的原料组成：
Figure BDA00003309644000041
1.1制造工艺
（1）溶液的配制
将30gFPM2603加入100ml的乙酸乙酯中，在50℃的温度搅拌下溶解得到FPM2603的乙酸乙酯溶液；将5g硬脂酸加入10ml的石油醚中，在45℃的温度搅拌下使其溶解，得到硬脂酸溶液，待用。
（2）***的包覆
将850gLLM‐105、100gTATB和5g石墨在2kg水中搅拌，形成水悬浮的均匀分散体系，向其中加入配制好的FPM2603的乙酸乙酯溶液、硬脂酸溶液以及净含量为10g的聚四氟乙烯乳液，同时加入5g氯化钙破乳，得到***浆液。
（3）造粒
将步骤（2）得到的***浆液在65℃下进行回流蒸发至溶剂（包括乙酸乙酯和石油醚）完全蒸出；再经洗涤、过滤制成造型粉。
（4）干燥
将步骤（3）得到的包覆后的***颗粒放入温度为70℃的烘箱干燥8h，出料后用10目筛筛选即得耐热混合***。
1.2性能测试
1.2.1威力
表1耐热混合***的威力
Figure BDA00003309644000051
1.2.2耐热性
表2耐热混合***的耐热性
Figure BDA00003309644000052
实施例2
本实施例的耐热混合***按照如下质量百分比的原料组成：
Figure BDA00003309644000053
2.1制造工艺
本实施例的制造工艺同实施例1，区别仅在于***的原料及配比。
2.2性能测试
表3性能测试结果
Figure BDA00003309644000054
实施例3
本实施例的耐热混合***按照如下质量百分比的原料组成：
Figure BDA00003309644000055
Figure BDA00003309644000061
3.1制造工艺
本实施例的制造工艺同实施例1，区别仅在于***的原料及配比。
3.2性能测试
表4性能测试结果
Figure BDA00003309644000062
实施例4
本实施例的耐热混合***按照如下质量百分比的原料组成：
Figure BDA00003309644000063
4.1制造工艺
本实施例的制造工艺同实施例1，区别仅在于***的原料及配比。
4.2性能测试
表5性能测试结果
Figure BDA00003309644000064
实施例5
本实施例的耐热混合***按照如下质量百分比的原料组成：
Figure BDA00003309644000071
5.1制造工艺
本实施例的制造工艺同实施例1，区别仅在于***的原料及配比。
5.2性能测试
表6性能测试结果
Figure BDA00003309644000072
实施例6
本实施例的耐热混合***按照如下质量百分比的原料组成：
Figure BDA00003309644000073
6.1制造工艺
本实施例的制造工艺同实施例1，区别仅在于***的原料及配比。
6.2性能测试
表7性能测试结果
Figure BDA00003309644000074
Figure BDA00003309644000081
实施例7
本实施例的耐热混合***的原料配比与实施例1相同，该混合***的制备工艺同实施例1，区别仅在于***的包覆步骤中，LLM‐105、100gTATB和5g石墨的总质量与水的质量比为1：2。
表8性能测试结果
Figure BDA00003309644000082
综上，经过本发明的实施例与对比例L091的对比，本发明的耐热混合***的爆速、平均穿深和填药密度均有较大的提高，同时，本发明的耐热性能良好（目前本领域的耐热性能评价标准基本均为220℃下，48h内不燃不爆），经试验，其药粉和药柱试样在220℃下，48h内不燃不爆。

Claims (3)

1.一种耐热混合***，其特征在于，所述***由如下质量百分比的原料制备而成：
Figure FDA00003309643900011
上述原料的质量百分比之和为100%；其中，所述LLM‐105为1‐氧‐2,6‐二氨基‐3,5‐二硝基吡嗪；所述TATB为3‐氨基‐3‐硝基苯；所述氟橡胶为FPM2311、FPM2603或FPM246G；所述橡胶浆为聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸酯乳液或者苯乙烯-丙烯氰共聚物乳液。
2.根据权利要求1所述的耐热混合***，其特征在于，所述***由如下质量百分比的原料制备而成：
Figure FDA00003309643900012
3.权利要求1所述的耐热混合***的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
（1）溶液的配制
将配方量的氟橡胶加入到乙酸乙酯中，在50℃～55℃的温度下搅拌溶解，得到质量百分浓度为30～50%的氟橡胶的乙酸乙酯溶液；将配方量的硬脂酸加入石油醚中，在45℃～50℃的温度搅拌溶解，得到质量百分浓度为30～50%的硬脂酸溶液。
（2）***的包覆
将配方量的LLM‐105、TATB和石墨放入水中搅拌，形成水悬浮的均匀分散体系，该体系中，LLM‐105、TATB和石墨的总质量与水的质量比为：955～1000:2000；向该体系中加入配制的氟橡胶的乙酸乙酯溶液、硬脂酸溶液以及配方量的橡胶浆，同时加入氯化钙破乳，得到***浆液。
（3）造粒
在65℃～70℃条件下，去除步骤（2）得到的***浆液中的有机溶剂；再经洗涤、过滤、得到造型粉；
（4）干燥
将步骤（3）得到的造型粉颗粒放入温度为65℃～70℃的烘箱干燥8h，即得耐热混合***。
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