×
24.05.2019
219.017.604b

Результат интеллектуальной деятельности: ТЕРМОСТОЙКОЕ ГАЗОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ ТВЕРДОЕ ТОПЛИВО

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к топливным зарядам для нефте- и газодобывающей промышленности, а именно для использования в скважинных устройствах - пороховых газогенераторах, аккумуляторах давления и др., эксплуатируемых в условиях глубоких скважин при температурах до +160°С. Предложен состав термостойкого газогенерирующего твердого топлива, содержащий горюче-связующее - термоэластопласт ДСТ-30, антиоксидант - N-фенил-2-нафтиламин, катализатор горения - пигмент желтый железоокисный, стабилизатор горения - диоксид или дисилицид титана, структурирующую добавку - углерод технический, армирующую добавку - фторопласт Ф-4Д, технологические добавки - индустриальное масло, графит, стеарат цинка, а в качестве окислителя - перхлорат аммония или калия, или смесь гексогена и октогена, или их смесь. Топливо обеспечивает высокую стабильность горения зарядов, обладает высокими физико-механическими характеристиками и приемлемыми технологическими характеристиками для переработки в изделия по технологии проходного прессования. 1 табл.

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности, а именно к разработке термостойкого газогенерирующего твердого топлива, которое обеспечивает термогазохимическое, барическое и виброволновое воздействия на призабойную зону пласта в нефтяных и газовых скважинах с одновременной кислотной обработкой с целью интенсификации добычи ресурсов.

Для нефтяных скважинных систем, работающих при температуре до 100°С, используются заряды из нитратцеллюлозных порохов. Так, например, для пулевых перфораторов применяются заряды из штатного пироксилинового пороха марки 4/7 и баллиститного пластинчатого пороха марки НБ Пл 14-10. В пороховых генераторах давления для стимуляции нефтегазовых скважин используются цилиндрические заряды из двухосновных ракетных твердых топлив марок РСИ-12, РСИ-60, РНДСИ-5И, ДГ.

В связи с расширением работ в глубоких высокотемпературных скважинах по добыче газа и нефти с температурой на забое до +240°С предлагается использовать гетерогенное твердое топливо, поскольку применение штатных нитратцеллюлозных зарядов в связи с их низкой термостойкостью становится невозможным.

Известно газогенерирующее термостойкое топливо по патенту России № 2182147 на основе горючего - этиленпропиленового каучука, пластифицированного авиационным маслом, и окислителя - перхлората аммония или калия.

Недостаток данного состава заключается в том, что технология, по которой его получают, требует больших энергозатрат, большого количества технологической оснастки и включает в себя длительную и опасную стадию отверждения топливных зарядов.

Другой термостойкий газогенерирующий состав по патенту России №2233975 содержит в качестве горюче-связующего полидивинилизопреновый каучук с концевыми эпоксидными группами, окислитель - перхлорат аммония. Он позволяет изготавливать изделия для газогенераторов и аккумуляторов давления, которые могут эксплуатироваться при температурах до +150°С. Однако он также изготавливается по сложной технологической схеме, включающей отверждение зарядов и обладающей всеми вышеперечисленными недостатками.

Существует также пиротехнический состав для термогазогенераторов: патент России №2231634. Он содержит окислитель - перхлорат аммония и (или) калия, металлическое горючее (например, алюминий), горюче-связующее - термопластичный галогенсодержащий каучук (например, фторкаучук СКФ-32), пластификатор - диоктилсебацинат. Данный состав может перерабатываться по технологии проходного прессования на оборудовании, используемом для переработки баллиститных топлив. К недостаткам состава можно отнести использование дорогостоящего горюче-связующего - фторкаучука СКФ-32, что при использовании зарядов в герметичных изделиях экономически не оправдано.

Наиболее близким по составу и назначению и принятым за прототип является состав термостойкого топлива по патенту России №2184719, МПК С06D 5/06, С06В 29/00, заявленному 19.06.2000 г., содержащий в качестве окислителя перхлорат аммония или калия, горюче-связующее - смесь термоэластопласта ДСТ-30 и полистирола и стабилизаторы химической стойкости (N-N-дифенил-n-фенилендиамин, аммоний фосфорнокислый однозамещенный). Недостаток данного состава заключается в том, что технология, по которой перерабатывается данный состав, не позволяет прессование зарядов больших диаметров из-за наличия в составе в процессе формования легколетучего растворителя, т.к. при удалении из зарядов растворителя в них возникают механические напряжения и при больших диаметрах зарядов в их теле образуются трещины. Кроме того, из-за необходимости удаления растворителя из уже готовых зарядов их поверхность получается пористой, что увеличивает скорость горения поверхностных слоев, а значит, повышает риск нестабильности горения. Еще один недостаток данной технологии - длительность технологического цикла

При необходимости получения твердых блочных зарядов различных размеров и геометрии наиболее целесообразной представляется технология проходного прессования, которая позволяет получать однородные заряды различной формы диаметром от 10 мм до метров.

Технической задачей данного изобретения является разработка термостойкого газогенерирующего твердого топлива для производства твердых блочных зарядов, применяемых для обработки скважин, работоспособного в условиях высоких температур (до 200°С) и высоких давлений, перерабатываемого в изделия по технологии проходного прессования в готовые изделия требуемого размера и формы, в том числе крупногабаритные.

Техническим результатом является возможность получения широкой номенклатуры зарядов с различной геометрией и размерами, имеющих однородную поверхность.

Технический результат достигается тем, что топливо содержит окислитель, горюче-связующее, катализатор горения и стабилизатор горения, которые повышают стабильность горения заряда в заданном режиме, структурирующие и армирующие добавки, улучшающие физико-химические характеристики топлива и изделий из него в условиях высоких температур и давлений, а также технологические добавки, позволяющие достичь необходимых технологических характеристик топлива для его переработки по технологии проходного прессования. При этом в качестве горюче-связующего используется термоэластопласт типа ДСТ, который, обладая термопластичными свойствами, обеспечивает переработку состава по технологии проходного прессования, в качестве антиоксиданта - N-фенил-2-нафтиламин, который замедляет окисление ДСТ, в качестве окислителя - перхлорат аммония или калия, или гексон (отход производства ВВ, смесь гексогена с октогеном), или их смесь, в качестве катализатора горения - оксиды, гидроксиды, соли железа, меди, хрома, свинца или их смесь, в качестве стабилизатора горения - диоксид или дисилицид титана, в качестве технологических добавок - индустриальное масло, графит и стеарат цинка, в качестве структурирующей добавки - углерод технический, в качестве армирующей добавки - фторопласт Ф-4Д. При этом соотношение компонентов составляет, мас.%:

термоэластопласт ДСТ - 12÷20
углерод технический - 1÷4
N-фенил-2-нафтиламин - 0,3÷0,5
пигмент желтый железоокисный - 1÷2
диоксид или дисилицид титана - 1÷2
индустриальное масло - 0,5÷1
стеарат цинка - 0,5÷1
фторопласт Ф-4Д - 0,5÷2
графит - 0÷1
окислитель - остальное

Введение в состав топлива армирующей добавки (фторопласт Ф-4Д) позволяет улучшить прочность изделий на растяжение, а введение структурирующей добавки (углерод технический) - улучшить прочность на сжатие, что помогает избежать деформации шашек в условиях высоких температур и давлений в глубоких скважинах. Введение катализатора горения (пигмент желтый железоокисный) и стабилизатора горения (диоксид или дисилицид титана) позволяет достичь стабильного горения заряда в скважинных устройствах в заданных режимах. Технологические добавки (стеарат цинка, графит и индустриальное масло) улучшают реологические характеристики топлива и облегчают переработку топлива в изделия по технологии проходного прессования, которая в случае изготовления малогабаритных скважинных зарядов представляется в настоящее время экономически наиболее целесообразной по сочетанию производительность/цена.

Состав готовят методом смешения в среде легколетучего растворителя с последующими процессами вальцевания массы с получением полотна или шнуров, резки на гранулы, сушки и прессования зарядов требуемого типоразмера на гидро- или шнек-прессе.

Сущность изобретения представлена в таблице. При отработке предлагаемого топлива в опытных условиях ФГУП "НИИПМ" было подтверждено, что состав является оптимальным по содержанию и соотношению компонентов и полностью решает поставленные задачи.

Из таблицы видно, что содержание горюче-связующего ниже 12% приводит к снижению механической прочности топлива и ухудшению его технологических характеристик (к росту внешнего трения), а увеличение его содержания выше 20% - к снижению энергетических характеристик топлива (скорости горения). Малое содержание технологических добавок - индустриального масла менее 0,5%, а стеарата цинка менее 0,05% резко снижает технологические характеристики топлива, а большое - снижает энергетические характеристики. Содержание катализатора (пигмента желтого железоокисного) ограничено 2%, т.к. при больших содержаниях эффективность его резко снижается. Содержание стабилизатора горения ниже 0,5% не обеспечивает стабильность горения, а содержание 2% полностью устраняет тенденции к нестабильному горению. Из литературных источников известно, что антиоксидант N-фенил-2-нафтиламин вводится в количествах 1-2% по отношению к горюче-связующему (ДСТ) для эффективного замедления его окисления.

Таблица
Примеры реализации изобретения
Характеристики Прототип Обр.1 Обр.2 Обр.3 Обр.4 Обр.5 Обр.6
1 2 3 4 5 6 7 8
1. Состав:
Перхлорат аммония 72,5-84 79,5 - 76,0 71,5 18,0 68,3
Перхлорат калия - - 82,2 - - - -
Гексон - - - - - 59,0 -
ДСТ 14,5-26 11,5 12,0 15,0 20,0 15,0 22,0
Углерод технический - 4,0 1,0 1,0 2,0 2,0 2,0
Фторопласт Ф-4Д - 1,0 1,0 0,5 0,5 1,0 2,0
Индустриальное масло - 0,5 0,1 1,0 1,0 1,0 1,0
Стеарат цинка - 0,5 0,5 0,5 1,0 0,01 0,5
Двуокись титана - 1,0 1,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Окись железа (пигмент ЖЖ) - 1,0 2,0 2,5 2,0 1,5 2,0
N-фенил-2-нафтиламин - 0,5 0,3 0,5 0,5 0,49 0,5
Графит - - 0,5 1,0 - - 0,7
N-N-дифенил-n-фенилендиамин 0,45-0,55 - - - - - -
Аммоний фосфорнокислый однозамещенный 0,95-1,05 - - - - - -
Скорость горения, Т=20°С, мм/с
Р=100 кгс/см2 - 25,256 34,7 26,3 25,4 10,77 27,3
Р=180 кгс/см2 - 35,39 - 36,5 35,5 16,14 -
Термическая стойкость на установке Вулкан при
Т=110°С, τ=5 час, мм рт.ст. - 5 5 7 7 8 10
Tнир, °C - 196 208 213 218 173 -
Механические характеристики на растяжение при 20°С:
относительная деформация (жесткость) εa, % - 29,4 31,3 30,2 29,3 19,6 33,8
предельная прочность σua, кгс/см2 - 10,8 14,8 16,5 16,1 49,4 15,9
Модуль упругости на растяжение E1, кгс/см2 - 670 730 750 710 1108 810
Механические характеристики на сжатие при 20°С:
относительная деформация (жесткость) εв, % - 43,7 40,3 45,5 44,8 30,8 50,3
предельная прочность σ, кг/см2 - 24,6 21,6 23,8 23,5 20,5 19,7
Модуль упругости на сжатие ЕT, кг/см2 - 1870 3310 3855 3843 2700 2500
Технологические характеристики:
Внешнее трение при 90°С, кгс/см2 - 2,0 4,4 1,4 1,8 2,7 3,0
Внутреннее трение при 90°С, кгс/см2 - 18,6 18,4 18,3 18,1 18,2 18,5

Термостойкое газогенерирующее твердое топливо, включающее окислитель, горюче-связующее - термоэластопласт ДСТ-30, отличающееся тем, что дополнительно содержит катализатор горения - пигмент желтый железоокисный, стабилизатор горения - диоксид или дисилицид титана, антиоксидант - N-фенил-2-нафтиламин, структурирующую добавку - углерод технический и армирующую добавку - фторопласт Ф-4Д, технологические добавки - индустриальное масло, графит и стеарат цинка, а в качестве окислителя содержит перхлорат аммония или калия, или смесь гексогена и октогена, или их смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 121-130 of 153 items.
18.05.2019
№219.017.54c5

Способ определения параметров формования монолитного натурного изделия осесимметричной формы из высоконаполненной полимерной композиции

Изобретение относится к области изготовления изделий из высоконаполненной полимерной композиции, в том числе и изделий из смесевого твердого ракетного топлива, а конкретно - к способу определения параметров формования монолитного (без воздушных включений) натурного изделия осесимметричной формы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002298779
Дата охранного документа: 10.05.2007
18.05.2019
№219.017.5817

Способ изготовления заряда баллиститного твердого ракетного топлива

Изобретение относится к области изготовления зарядов из баллиститного твердого ракетного топлива (БРТТ). Способ изготовления заряда из БРТТ включает операции смешения компонентов в нейтральной среде с получением топливной массы, отжима, вальцевания, сушки и формования заряда на пресс-аппарате с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002333189
Дата охранного документа: 10.09.2008
18.05.2019
№219.017.5860

Способ изготовления изделия из взрывчатого состава

Изобретение относится к технологии взрывчатых веществ. Способ изготовления изделия из взрывчатого состава включает дозирование компонентов взрывчатого состава, перемешивание их в смесителях непрерывного действия - смесителе-приставке, предварительном смесителе с мешалками, шнеком и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002367642
Дата охранного документа: 20.09.2009
18.05.2019
№219.017.5894

Эпоксидная композиция для покрытия

Изобретение относится к эпоксидной композиции, предназначенной для получения антикоррозионных покрытий на изделиях и емкостях из бетона, железобетона, металлических конструкций. Композиция включает следующие компоненты при их соотношении в мас.%: 47,4-54,4 эпоксидной диановой смолы ЭД-20,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002360938
Дата охранного документа: 10.07.2009
18.05.2019
№219.017.5930

Ракетный двигатель твердого топлива (варианты)

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при отработке ракетных двигателей твердого топлива с вкладными бронированными зарядами. Ракетный двигатель твердого топлива содержит корпус, воспламенитель, размещенный в передней или в задней части двигателя, утопленный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002412369
Дата охранного документа: 20.02.2011
24.05.2019
№219.017.5f9b

Способ формования изделий из взрывчатого состава

Изобретение относится к области технологии изготовления изделий из взрывчатого состава. Способ формования изделий из взрывчатого состава включает приготовление взрывчатого состава в вертикальном смесителе, содержащем смесительную головку и несколько съемных поочередно сменяемых снабженных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002346918
Дата охранного документа: 20.02.2009
24.05.2019
№219.017.601a

Заряд твердого топлива для ракетного двигателя

Заряд твердого топлива для ракетного двигателя включает шашку с центральным каналом, в расточку которого со стороны переднего торца заряда установлена скрепляемая с передним днищем ракетного двигателя коническая втулка из несгораемого материала, прочно скрепленная с поверхностью расточки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002416733
Дата охранного документа: 20.04.2011
24.05.2019
№219.017.609a

Способ изготовления изделия смесевого твердого топлива

Изобретение относится к способу изготовления изделия смесевого твердого топлива. Способ включает приготовление топливной смеси; формование изделия в вертикально расположенную пресс-форму под давлением с регулируемой производительностью путем подачи топливной смеси снизу пресс-формы без...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002441858
Дата охранного документа: 10.02.2012
24.05.2019
№219.017.60a2

Заряд твердого ракетного топлива для ракетного двигателя

Предложенная конструкция заряда твердого топлива включает твердотопливную шашку с центральным каналом и торцевыми бронировками. Заряд твердого ракетного топлива включает топливную шашку с центральным каналом и двухслойными торцевыми бронировками. Внутренний бронеслой, примыкающий к топливной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442009
Дата охранного документа: 10.02.2012
29.05.2019
№219.017.63aa

Полиуретановый лак для обеспечения прочного скрепления бронированных шашек из двухосновного твердого ракетного топлива с корпусом двигателя

Изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки полиуретанового лака для применения в качестве подслоя для увеличения адгезии полимерных составов к поверхности вкладных зарядов, забронированных составами на основе акрилатов или ацетилцеллюлозы, к поверхности лигированных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002272058
Дата охранного документа: 20.03.2006
Showing 41-47 of 47 items.
06.06.2019
№219.017.7420

Состав цветного огня и способ его изготовления

Изобретение относится к области пиротехники, а именно к производству составов цветного огня для фейерверков и сигнальных изделий. Состав цветного огня включает утилизируемые баллиститные пороха и топлива или их смесь с горюче-связующей добавкой, содержащей "ловушечный" коллоксилин,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690467
Дата охранного документа: 03.06.2019
19.06.2019
№219.017.866a

Твердое ракетное топливо для изделий народно-хозяйственного назначения

Изобретение относится к твердым ракетным топливам для изделий народно-хозяйственного назначения, а именно для метеоракет, противоградовых установок, средств доставки пожаротушащих устройств и других изделий. Предложено твердое ракетное топливо, содержащее нитроцеллюлозу, нитроглицерин,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002311400
Дата охранного документа: 27.11.2007
06.07.2019
№219.017.a900

Способ изготовления баллиститного пороха непрерывным методом

Предлагаемое изобретение относится к области взрывчатых веществ, а именно к способу изготовления баллиститного пороха непрерывным методом. Способ изготовления баллиститного пороха непрерывным методом включает в себя "варку" пороховой массы, отжим, уплотнение и пластификацию, гранулирование и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442765
Дата охранного документа: 20.02.2012
14.07.2019
№219.017.b45d

Способ изготовления высоконаполненного твердого ракетного топлива баллиститного типа

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу изготовления высоконаполненного твердого ракетного топлива баллиститного типа. Способ включает смешение компонентов топлива в водной среде, отжим, вальцевание, сушку и прессование зарядов через формообразующий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002412925
Дата охранного документа: 27.02.2011
14.07.2019
№219.017.b4eb

Полуфабрикат для изготовления антиангинального лекарственного средства

Изобретение относится к полуфабрикату для изготовления антиангинального лекарственного средства, содержащему нитроглицерин, глюкозу, стеариновую кислоту и/или стеарат кальция или магния, этилцеллюлозу или микрокристаллическую целлюлозу, причем соотношение нитроглицерин : целлюлоза составляет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002460542
Дата охранного документа: 10.09.2012
14.08.2019
№219.017.bf3a

Установка для определения скорости горения твёрдого топлива

Изобретение относится к измерительной технике: устройству приборов, предназначенных для определения скорости горения твердых топлив (ТТ), используемых в аппаратах для глубоководных систем, ствольных системах различного назначения и др., работающих при высоких давлениях (от двадцати до сотен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697072
Дата охранного документа: 12.08.2019
02.10.2019
№219.017.ccd5

Манометрическая бомба высокого давления

Изобретение относится к области измерительной техники, позволяющей исследовать закономерности горения порохов и твердых топлив в условиях возрастающего давления. Изобретение касается манометрической бомбы, содержащей корпус, выполненный из двух цилиндров, с натягом вставленных один в другой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701522
Дата охранного документа: 27.09.2019
+ добавить свой РИД