ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЙ ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
THERMOPLASTIC SOLID-FUEL COMPOSITION FOR TREATMENT OF OIL WELLS

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