СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕНСИБИЛИЗИРОВАННОГО ЭМУЛЬСИОННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА

Настоящее изобретение касается способа получения сенсибилизированного взрывчатого вещества, представляющего собой водомасляную эмульсию (далее называемого эмульсионным взрывчатым веществом). В частности, настоящее изобретение касается способа снижения образования токсичных оксидов азота (NOx) в взрывчатом веществе, которое подвергается быстрой сенсибилизации; или процесса, в котором газообразование осуществляется с помощью нитрита при низких значениях рН.

Предпосылки настоящего изобретения

Эмульсионные взрывчатые вещества хорошо известны в этой области технологии. Их получают в виде жидкостей (и их можно разработать такими, чтобы они оставались жидкими при температуре эксплуатации); эмульсионные взрывчатые вещества используют как в расфасованной, так и в бестарной форме. Для получения тяжелого ANFO, обладающего более высокой энергией и (в зависимости от соотношения компонентов) лучшей водостойкостью, чем чистый ANFO, эти вещества можно использовать в виде неразбавленных эмульсий или в виде смеси с гранулами нитрата аммония и/или ANFO. Плотность таких эмульсий можно снизить, добавив поры в виде полых микросфер, других твердых агентов, переносящих воздух, или воздушных пузырьков, которые по существу сенсибилизируют такую эмульсию к процессу детонации. Для детонационных характеристик указанной эмульсии важно, чтобы дисперсия агентов, переносящих воздух, или дисперсия воздушных пузырьков, была однородной и устойчивой. Воздушные пузырьки, если таковые присутствуют, продуцируются в результате взаимодействия химических агентов, выделяющих газ.

Когда в шпур (взрывную скважину) загружают эмульсионное взрывчатое вещество, выделяющее газы или сенсибилизируемое химически, то для того, чтобы предотвратить разлетание породы и нанесение возможного вреда людям и имуществу необходимо, чтобы соответствующая часть шпура была незагружена. Если выделение газа проходит медленно, то тогда трудно узнать, когда следует остановить процесс загрузки, а также насколько указанная эмульсия в шпуре будет расширяться по направлению наверх; это требуется для того, чтобы соответствующая часть шпура была незагружена.

С другой стороны, если процесс выделения газа происходит быстро, за такое же (или за меньшее) время, что и загрузка шпура, то можно одновременно найти соответствующее соотношение загрузка-высота и осуществить забойку шпура. При взрывных работах в туннеле важно, чтобы выделение газа и процесс расширения проходили настолько быстро, насколько это возможно, в особенности при загрузке вертикальных шпуров.

Стандартным средством сенсибилизации является нитрит, который при своем взаимодействии с аммонием выделяет в эмульсию пузырьки азота, это предпочтительно происходит в присутствии ускорителя. Реакцию между этими компонентами можно представить следующим образом:

NH₄ ⁺+NO₂ ^-→N₂+2H₂O

Однако, если в качестве агента газообразования используют нитрит, а также при низком значении рН эмульсионное взрывчатое вещество быстро выделяет газы, тогда, помимо образования газообразного азота как основного газообразного продукта, часто может происходить получение и некоторых токсичных оксидов азота.

Газированные эмульсионные взрывчатые вещества могут при определенных условиях осаждаться или незаметно выходить из шпура, и поэтому возможен выпуск некоторого количества сенсибилизирующего газа. При стендовой загрузке некоторое количество сенсибилизированной эмульсии может разрушиться и выпустить газ, в особенности если забойка шпуров производилась эмульсионным взрывчатым веществом с низкой плотностью. При слабой вентиляции как в полевых, так и в лабораторных условиях, работая в непосредственной близости от сенсибилизированного эмульсионного взрывчатого вещества, выпускающего сенсибилизирующий газ, люди могут подвергаться вредному влиянию NO₂. NO₂ представляет собой сильно токсичный газ, его пороговым уровнем в Европе является концентрация до 2×10^-6.

Настоящее изобретение обеспечивает новый способ быстрой сенсибилизации эмульсионных взрывчатых веществ, при котором в процессе выделения газов будет снижена или устранена токсичность газообразных NO_x.

Предшествующая технология:

Процесс получения компонентов эмульсионных взрывчатых веществ, а также используемое для этого оборудование раскрываются в патенте США №6,165,297. В этом патенте ссылаются также на различные ускорители. Например, в пункте 12 патентной формулы упоминаются тиомочевина, тиоцианат, иодид, цианат, ацетат, а также их комбинации.

В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается способ получения сенсибилизированных эмульсионных взрывчатых веществ в шпуре или в расфасованной форме, при котором

а) горючую фазу, а также

б) раствор окислителя, содержащий аммонийные породы и соль-окислитель, имеющие рН в диапазоне 0-3, эмульгируют, получая эмульсию; последнюю насыщают газом, смешивая ее с

в) газированным раствором, содержащим неорганический нитрит, а в качестве ускорителя газообразования присутствует мочевина; и при котором эмульсионное взрывчатое вещество доставляется в шпур или в стандартный блок загрузкой в трубу или в рукав, что допускает протекание процесса газообразования у торца этой трубы или рукава.

Значение рН следует довести до величины 0-3, предпочтительно это сделать с помощью органической кислоты, содержащей по крайней мере 3 атома углерода, типа лимонной и/или винной кислоты. Предпочтителен диапазон рН от 0,4 до 2,0; в частности рН, приблизительно равный 1.

Это означает, что обычно раствор окислителя в указанной эмульсии должен содержать органическую кислоту (типа лимонной кислоты) при ее концентрации от 0,2 до 5%, предпочтительно от 1,5 до 3%.

Если в качестве ускорителя образования газов используют мочевину, то при этом практически не происходит получения газообразных соединений азота (NO_x) или других токсичных газов, которые могут быть продуцированы при использовании других ускорителей образования газов.

Мочевину используют (или предлагают для использования) в содержащей воду низкочувствительной взрывной смеси эмульсионного и водно-гелевого типа, а также в низкочувствительной взрывной смеси ANFO. Например, в патенте США №5,159,153 раскрывается применение мочевины как раствора соли-окислителя в эмульсии низкочувствительной взрывной смеси в целях стабилизации указанной смеси в отношении термического разложения в присутствии реакционно-способных сульфидных и пиритных руд. Патент США №4,338,146 раскрывает применение мочевины в качестве добавки к эмульсии взрывчатого вещества, детонирующего от капсюля-детонатора; количество этой добавки составляет менее 5 вес.%. Патент США №4,500,369 раскрывает использование мочевины в эмульсии низкочувствительной взрывной смеси в целях снижения ее температуры кристаллизации. В патенте США №3,708,356 раскрывается применение мочевины для стабилизации ANFO в отношении взаимодействия с пиритными рудами.

Патент США №5,608,185 раскрывает способ снижения образования токсичных оксидов азота NO_x в дыме, образующемся после взрыва. Это осуществляется применением эмульсии низкочувствительной взрывной смеси, содержащей в растворе соли-окислителя заметные количества мочевины. Следовательно, в указанном патенте мочевину используют для снижения количества оксидов азота, образующихся в дыме после взрыва; в то же время согласно настоящему изобретению мочевину вместе с газообразующим средством используют для сенсибилизации эмульсионного взрывчатого вещества в целях предотвращения образования NO_x в указанной сенсибилизированной эмульсии до процесса ее детонации.

USP 5,972,137 касается выделения газа из эмульсионного взрывчатого вещества; однако целью этого патента является не снижение NO_x в сенсибилизированной эмульсии, а использование органического растворителя для газообразующего агента для минимизации общего количества воды в составе взрывчатого вещества, а следовательно, в целях увеличения энергии взрыва. Используют относительно высокое значение рН, а газообразующий агент представляет собой сочетание смазки для рукава и собственно газообразующего агента. Ускоритель образования газа добавляют в фазу легковоспламеняющегося вещества, и при получении эмульсии он будет экстрагироваться в верхний слой над раствором окислителя. Используя этот патент, осуществить быстрое газообразование с помощью окислителя с низким значением рН невозможно, поскольку при таких условиях мочевина (являющаяся ускорителем газообразования) будет разрушаться.

В USP 3,711,678 описана также методика образования газов, но в этом случае процесс образования газов происходит на очень ранней стадии, а именно на стадии, когда образуется исходная эмульсия. Процесс, описанный в этом патенте, не может быть использован для быстрого газообразования, поскольку такая эмульсия должна образовываться при повышенной температуре, составляющей приблизительно 60°С, а попытка использовать в этих условиях низкое рН вызовет насыщение указанной эмульсии газом за несколько секунд (как это показано в настоящем изобретении, см. ниже пример 14). Быстрое образование газов в эмульсии может быть осуществлено только при использовании торца рукава смесителя, в противном случае указанная эмульсия потеряет газ-сенсибилизатор в насосе для эмульсии и в загрузочном рукаве.

Сенсибилизированное эмульсионное взрывчатое вещество, полученное по настоящему изобретению, доставляют в шпур или в комплект (картридж) по загрузочной трубе или по рукаву, на которые в целях снижения трения указанного взрывчатого вещества о трубу или о рукав нанесена смазка, в качестве которой используют воду. К воде для смазки может быть также добавлена мочевина. Возможно добавление и других веществ в воду для смазки. Примерами таких веществ являются органические кислоты, которые снижают до необходимого уровня значение рН, а также средства, уменьшающие энергию и пламя.

В газообразующем растворе концентрация мочевины должна предпочтительно составлять от 10 до 45 вес.%, в частности от 20 до 30 вес.%. В воде для смазки концентрация мочевины должна предпочтительно составлять от 5 до 50 вес.%, в частности от 20 до 40 вес.%.

Современный технический уровень (такой, как описан в упомянутом выше USP 6,165,297) предполагает внесение мочевины в газообразующий состав в небольших количествах. Согласно этому патенту непосредственно перед процессом газирования необходимо смешать два различных газообразующих ингредиента, поскольку эти ингредиенты должны сами представлять собой газ. В патенте USP 6,165,297 (см. столбец 12, строки 8-31) процесс газообразования описан в примере 3 следующим образом: "Водный раствор нитрита натрия (SNI) и мочевина содержатся в одном контейнере устройства по настоящему изобретению, в то время как водный раствор нитрата аммония (AN) и мочевина находятся в отдельном контейнере. Растворы SNI и раствор AN/мочевина из указанных контейнеров по отдельным трубам закачивают в небольшую емкость, где их перемешивают, используя быстро вращающийся пропеллер. Полученный при этом премикс впрыскивают в водно-масляную эмульсию непосредственно перед тем, как эту эмульсию пропускают через ряд неподвижных элементов смесителя, которые по всей водно-масляной эмульсии равномерно распределяют компоненты, применимые для образования газа. Эту водно-масляную эмульсию, содержащую указанные компоненты, пропускают через трубу из нержавеющей стали, в гибкий загрузочный рукав, а его другой конец загружают в шпур.

Шпур заполняют сочетанием водно-эмульсионных эмульсий со смешанными компонентами. Эти смешанные компоненты спустя приблизительно 30 с начинают взаимодействовать, а для завершения реакции газообразования требуется приблизительно 30 мин. Плотность газированной водно-масляной эмульсии составляет приблизительно 1,00 г/см³, а плотность негазированной водно-масляной эмульсии была 1,38 г/см³. Детонация шпура была успешна. В патенте USP 6,165,297 описан процесс образования газов, существенно отличный от аналогичного процесса по настоящему изобретению. Несмотря на то, что и патентом USP 6,165,297 и настоящим изобретением предусматривается применение мочевины, два эти патента очень сильно различаются.

- В патенте USP 6,165,297 образование газов происходит медленно (обычно для достижения плотности, составляющей 1,05 г/см³, необходимо 30 мин); и этот патент не касается NO_x, который должен продуцироваться непосредственно в процессе образования газов.

- Целью настоящего изобретения является быстрое газообразование при одновременном исключении или минимизации продуцирования NO_x в процессе образования газов. Эти цели достигаются использованием в растворе окислителя органической кислоты, причем предпочтительными органическими кислотами являются лимонная и/или винная кислота.

- В патенте USP 6,165,297 два газообразующих ингредиента смешивают непосредственно перед впрыском в эмульсию. Такой премикс является самогазирующимся, рН собственно водно-масляной эмульсии относительно высокий и составляет 4, 2 (см. столбец 10, строка 45), а аммиачные смеси в растворе окислителя непосредственно не взаимодействуют с нитритом газированного раствора (или взаимодействуют очень медленно).

- В настоящем методе раствор мочевины используют в качестве смазки для загрузочного рукава, и этот раствор смешивают с эмульсией в распылительной насадке у торца загрузочного рукава. рН водно-масляной эмульсии очень низкий (менее 3). Или же газообразующий компонент можно дополнительно ввести в центр эмульсии (см. PCT/NO98/00275), или его можно смешать непосредственно перед подачей указанной эмульсии в загрузочный рукав, используя для этого статический или механический миксер.

USP 5,608,185 использует мочевину в качестве компонента дискретной фазы соли-окислителя в целях снижения образования оксида азота в дыме, образующемся после взрыва. Этот патент также отличается от настоящего изобретения по следующим причинам.

- Патент USP 5,608,185 использует мочевину для снижения образования дыма после взрыва.

- Настоящее изобретение использует мочевину для устранения пре-детонационных оксидов азота, которые могут возникнуть при быстром газообразовании.

- Патент USP 5,608,185 использует мочевину в количестве от 5 до 30%. Предпочтительно, чтобы эта мочевина была растворена в растворе соли-окислителя.

- Настоящее изобретение использует мочевину в качестве добавки к водному раствору смазки, которую необходимо применять для того, чтобы прокачать эмульсию через длинный и тонкий загрузочный рукав. У торца этого загрузочного рукава (или трубы) указанная эмульсия и смазочный раствор смешивают в смесительной насадке.

- Согласно настоящему изобретению его целью является быстрая сенсибилизация эмульсии, а следовательно, быстрое насыщение газом. Для того чтобы насыщение газом происходило быстро, эмульсия в растворе окислителя должна иметь низкий рН, а в этом случае невозможно, чтобы компонентом раствора окислителя была мочевина, поскольку в кислом растворе мочевина будет медленно разлагаться. В этих условиях мочевина будет разлагаться на диоксид углерода и аммиак, что повышает рН и снижает скорость газообразования.

USP 5,159,153 также описывает применение мочевины во взрывчатых веществах, представляющих собой водно-масляную эмульсию, но этот патент также очень отличается от настоящего изобретения по следующим причинам.

- В патенте USP 5,159,153 мочевину добавляют в целях стабилизации эмульсии в отношении термического разложения под действием реакционно-способных сульфидно/пиритных руд. Таким образом, цель этого патента полностью отличается от цели патента USP 5,08,185 и от настоящей патентной заявки, целью которой является снижение дымов после взрыва, а также удаление из эмульсии NO_x в процессе образования газа (или сенсибилизации) соответственно.

- В патенте USP 5,159,153 мочевину предпочтительно вводят из 5-20% окислителя в растворенной фазе, но возможно ее добавление в виде порошкообразной или твердой фазы.

- В настоящем способе мочевину растворяют в водном растворе смазки и смешивают с эмульсией у торца трубы, где мочевина действует в качестве ускорителя газообразования; она минимизирует или снижает количество NO_x, продуцируемое при быстром процессе образования газов. Или же мочевину используют в газированном растворе, или как в газированном растворе, так и в водном растворе смазки.

В некоторых патентах описывается применение ускорителей образования газов в целях увеличения скорости продуцирования газов с помощью химических средств газообразования. В патентах USP 4,960,475; USP 5,017,251; USP 5,076,867; USP 5,346,564 и USP 6,165,297 упоминается использование ускорителей образования газов, но ни в одном из них не указывается применения в этом качестве мочевины.

В патенте USP 6,165,297 указывается применение таких ускорителей образования газов, как соли тиоцианата, иодиды, сульфокислота и ее соли или тиомочевина (см. столбец 3, строки 11-12). Для этих патентов наиболее стандартным является добавление ускорителя образования газов к раствору окислителя водно-масляной эмульсии или добавление ускорителя образования газов в газированном растворе.

В настоящем способе в качестве ускорителя образования газов используют мочевину и ее добавляют в водный раствор для смазки или в газированный раствор. Или же мочевину можно добавить как в водный раствор для смазки, так и в химически газированный раствор.

В патентах USP 4,273,147 и USP 4,259,977 описан способ снижения давления перекачивания в трубопроводах путем использования смазочной жидкости, которая перемещается в кольцевом потоке вокруг эмульсии. Такая смазочная жидкость содержит раствор нитрата аммония или водный раствор соли, в котором соль этой смазочной жидкости соответствует основной соли, присутствующей в эмульсионном взрывчатом веществе. Главной целью этих двух патентов является снижение давления перекачивания в трубопроводе, а также предотвращение закупорки этого трубопровода при перебое в процессе перекачивания.

В настоящем изобретении смазочная жидкость не содержит соль, присутствующую в эмульсионном взрывчатом веществе, а основным назначением мочевины в указанной смазочной жидкости является не снижение давления перекачивания, а устранение или снижение количества NO_x, продуцированного в процессе газообразования с использованием нитрита.

Вывод

Целью настоящего патента является способность производить быстрое насыщение газом эмульсионного взрывчатого вещества химическим способом, осуществляемое как при низких, так и при высоких температурах без продуцирования NO_x в течение процесса газообразования. Для реализации этого необходимо, чтобы значение рН этой эмульсии было низким, а также следует использовать ускоритель образования газов. Неожиданно было обнаружено, что снижение рН с применением органической кислоты (типа лимонной кислоты) практически исключает продуцирование NO_x в течение процесса газообразования, если в качестве ускорителя газообразования используют мочевину. Настоящее изобретение предусматривает добавление мочевины в газированный раствор в качестве ускорителя образования газов и/или применение мочевины как ускорителя образования газов в смазочной жидкости. Неожиданно также было обнаружено, что снижение рН окисляющего раствора в эмульсии с помощью лимонной кислоты (СА) полностью исключает продуцирование NO_x в течение процесса газообразования. Как можно видеть из приведенных примеров, увеличение количество СА вызывает снижение рН, но рост количества СА уменьшает также и количество NO_x. Было установлено, что особенно предпочтительно количество СА, при котором NO_x полностью исключается из процесса газообразования, составляет 2%. Скорость газообразования с увеличением СА также растет. Было установлено, что винная кислота (ТА) также оказывает позитивное воздействие на уменьшение количества NO_x в газированной эмульсии.

С другой стороны, при замене СА уксусной кислотой (НАс) тоже происходит увеличение скорости газообразования, но при этом продуцируется также и больше NO_x. А поскольку увеличивается количество НАс, то продуцируется больше NO_x, то есть НАс не оказывает такого же предпочтительного воздействия, как СА и ТА.

Также неожиданно было установлено, что при замещении некоторого количества нитрата аммония (AN) в неразбавленной эмульсии AN (см. пример 16) на другие неорганические нитраты, типа нитрата натрия (см. примеры 6-8 и 10-15) и нитрата кальция (см. пример 17), в таких эмульсиях с низким значением рН увеличивается также скорость газообразования. Количество NO_x, продуцируемое в течение процесса газообразования, по-прежнему оставалось на очень низком уровне.

Для того чтобы проиллюстрировать, что мочевина действует как ускоритель газообразования (что заявляется настоящим изобретением), была проанализирована скорость газообразования в газированной композиции при использовании различных ускорителей газообразования. Проводилось также измерение концентрации NO_x в сенсибилизированном эмульсионном взрывчатом веществе.

Различные газированные композиции содержали одну и ту же (15%) концентрацию нитрита натрия, а их испытания проводили при концентрации стандартного эмульсионного взрывчатого вещества, составляющей 1%.

ПРИМЕР 1 (не связан с настоящим изобретением)

Для использования в дальнейших примерах приготовили стандартную водно-масляную эмульсию следующего состава:

Раствор окислителя:

94 вес.%, включая:

72,5 вес.% нитрата аммония

9,8 вес.% нитрата натрия

15,7 вес.% воды

2,0 вес.% лимонной кислоты

рН указанного окислителя измеряли с точностью до 0,98

Горючая фаза:

6 вес.%, включая:

углеводородное масло и

эмульгирующую смесь

Указанный эмульгатор представлял собой эмульгатор полимерного типа.

Эмульсию получали путем медленного добавления в горючую фазу раствора окислителя с быстрым перемешиванием в целях получения водно-масляной эмульсии. В процессе приготовления указанной эмульсии обе фазы выдерживались при повышенной температуре, составляющей 80°С. Полученную в результате эмульсию оставляли на сутки для охлаждения до комнатной температуры.

Для получения газообразующего состава произвели объединение в водном растворе следующих компонентов: нитрата натрия (15,0%) и воды (85%).

В водно-масляную эмульсию добавили 1,0% указанного газообразующего состава. Смесь перемешивали 40 с, а потом перенесли в пластиковую емкость на 160 см³. Емкость заполнили эмульсией доверху и выровняли с помощью жесткого плоского лезвия. По мере газообразования в эмульсии она, расширяясь, выходила за пределы верхней части указанной емкости, и тогда удаляли лишнее, оставляя плоскую поверхность. Емкость с выровненной поверхностью взвешивали каждую минуту и фиксировали вес эмульсионного взрывчатого вещества. Плотность газированного эмульсионного взрывчатого вещества определяли делением ее веса на объем емкости, составляющий 160 см³. Когда эмульсионное взрывчатое вещество достигло своей конечной плотности, то емкость с сенсибилизированной эмульсией взрывчатого вещества перенесли в сделанную самостоятельно защитную камеру. Эта камера имела 100 л объем и была оснащена небольшим вентилятором на 12 В (в целях перемешивания воздуха внутри камеры), а также газовым монитором (рт-7400) компании Metronics Inc. Камера имела съемную крышку из плексигласа, а прикрепленные перчатки давали возможность для удаления сенсибилизирующего газа из эмульсионного взрывчатого вещества путем взбалтывания пользоваться лопаточкой. Вентилятор проводил эффективное перемешивание сенсибилизирующего газа во всем 100 л объеме воздуха внутри камеры, а монитор измерял концентрацию NO_x. При применении этого лезвия для того, чтобы получить газообразующую композицию, не использовали никакого ускорителя, и, как было обнаружено, скорость газообразования составляла более 3 ч, а концентрация NO_x, измеренная внутри защитной камеры, составила 1×10^-6.

ПРИМЕР 2 (не связан с настоящим изобретением)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Тиоцианат натрия 30%

Вода 55%

В стандартную эмульсию ввели 1% этого газообразующего компонента и в течение 40 с провели перемешивание. Скорость газообразования регистрировалась, и было установлено, что этот эмульсионный состав достигает плотности 0,80 г/см³ за 6 мин, а конечная плотность составила 0,68 г/см³. После удаления газа из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NO_x, составляющую 130×10^-6.

ПРИМЕР 3 (не связан с настоящим изобретением)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Тиомочевина 5%

Вода 80%

В стандартную эмульсию ввели 1% этого газообразующего компонента и в течение 40 с проводили перемешивание. Скорость газообразования регистрировалась, и было установлено, что этот эмульсионный состав достигает плотности 0,80 г/см³ за 55 мин, а конечной плотности в 0,75 г/см³ достигает спустя 2 ч. Когда газ вытеснили из эмульсии в защитную камеру, то газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NO_x, составляющую 300×10^-6.

ПРИМЕР 4 (не связан с настоящим изобретением)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Иодид калия 30%

Вода 55%

В стандартную эмульсию ввели 1% этого газообразующего компонента и в течение 40 с проводили перемешивание. Скорость газообразования регистрировалась, и было установлено, что этот эмульсионный состав достигает плотности 0,80 г/см³ за 70 мин, а конечной плотности в 0,75 г/см³ достигает спустя 2,5 ч. Когда газ вытеснили из эмульсии в защитную камеру, то газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NO_x, составляющую 22×10^-6.

ПРИМЕР 5 (не связан с настоящим изобретением)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Сульфат аммония 30%

Вода 55%

В стандартную эмульсию ввели 1% этого газообразующего компонента и в течение 40 с проводили перемешивание. Скорость газообразования регистрировалась, и было установлено, что этот эмульсионный состав достигает плотности 0,80 г/см³ за 160 мин. Когда газ удалили из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, то газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NO_x, составляющую 33×10^-6.

ПРИМЕР 6 (согласно настоящему изобретению)

Добавили ту же эмульсию, а также такой же тип газообразующего компонента и такое же его количество, как и в примере 1. Помимо этого, добавили также 2% раствора для смазки, содержащего 50% мочевины и 50% воды. Это осуществлялось путем первоначального перемешивания газообразующего компонента в течение 10 с и последующего перемешивания в воде для смазки в течение 40 с. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсия за 9 мин газируется до плотности, составляющей 0,80 г/см³, а конечная плотность, достигаемая этой эмульсией, составляет 0,68 г/см³. После того как сенсибилизирующий газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, NO_x невозможно было выявить. Это пример показывает, что мочевина действует и как ускоритель, и устраняет продуцирование NO_x во время процесса газообразования.

ПРИМЕР 7 (согласно настоящему изобретению)

Для этого эксперимента был приготовлен следующий газообразующий компонент:

Нитрит натрия 15%

Мочевина 42%

Вода 43%

В стандартную эмульсию ввели 1% этого газообразующего компонента и в течение 40 с проводили перемешивание. Скорость газообразования регистрировалась, и было установлено, что этот эмульсионный состав достигает плотности 0,80 г/см³ за 9 мин, при этом конечная плотность составляет 0,68 г/см³. Когда газ вытеснили из эмульсии в защитную камеру, то газовый монитор компании Metronics Inc. не смог выявить NO_x.

ПРИМЕР 8 (согласно настоящему изобретению)

Добавили стандартную эмульсию, а также такой же тип газообразующего компонента и такое же его количество, как и в примере 7. Помимо этого, добавили также 2% раствора для смазки, содержащего 50% мочевины. Это осуществлялось путем первоначального перемешивания газообразующего компонента в течение 10 с и последующего перемешивания в воде для смазки в течение 40 с. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсия за 9 мин газируется до плотности, составляющей 0,80 г/см³, а конечная плотность, достигаемая этой эмульсией, составляет 0,68 г/см³. После того как сенсибилизирующий газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, NO_x невозможно было выявить.

ПРИМЕР 9 (не связан с настоящим изобретением)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Мочевина 42%

Вода 43%

В эмульсию, в которой 2% лимонной кислоты заменили 2% уксусной кислоты (60%), добавили 1% газообразующего компонента приведенного выше состава. Газообразующий компонент и эту эмульсию перемешивали в течение 40 с. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсия достигает плотности, составляющей 0,80 г/см³, спустя 40 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NO_x, составляющую 45×10^-6.

ПРИМЕР 10 (согласно настоящему изобретению)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Вода 85%

Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:

Вода 60%

Мочевина 40%

В стандартную эмульсию добавили 1% указанного газообразующего компонента, а также 2% водного раствора для смазки и при 50°С проводили перемешивание в течение 40 с. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсия достигает плотности, составляющей 0,80 г/см³, в течение 1 мин, а конечную плотность, составляющую 0,68 г/см³,^{- спустя 3 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. не выявил NO_x.}

ПРИМЕР 11 (согласно настоящему изобретению)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Мочевина 42%

Вода 43%

В стандартную эмульсию, содержащую 0,3% лимонной кислоты в растворе окислителя, добавили 1% указанного газообразующего компонента. В течение 40 с и при комнатной температуре проводили перемешивание. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсия достигает плотности, составляющей 0,80 г/см³, через 180 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NO_x, составляющую 2,5×10^-6.

ПРИМЕР 12 (согласно настоящему изобретению)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Мочевина 20%

Вода 65%

Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:

Вода 50%

Мочевина 50%

В модифицированную стандартную эмульсию добавили 1% указанного газообразующего компонента, а также 2% водного раствора для смазки. В течение 40 с и при температуре 23°С проводили перемешивание. Модифицированная стандартная эмульсия содержала 3% лимонной кислоты в растворе окислителя (вместо 2%, как это описано в примере 1). рН раствора окислителя составлял 0,65. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсионная композиция достигает плотности, составляющей 0,80 г/см³, через 9 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NO_x, составляющую 2,9×10^-6.

ПРИМЕР 13 (согласно настоящему изобретению)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Мочевина 42%

Вода 43%

Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:

Мочевина 42%

Лимонная кислота 14%

Вода 44%

В стандартную эмульсию, содержащую 0,8% лимонной кислоты в растворе окислителя, добавили 1% указанного газообразующего компонента и перемешивали в течение 40 с при комнатной температуре. После этого добавили 2% водного раствора для смазки и в течение 40 с проводили перемешивание при комнатной температуре. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсионная композиция достигает плотности, составляющей 0,80 г/см³, через 15 мин; при этом конечная плотность, составляющая 0,76 г/см³ была достигнута через 20 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NO_x, составляющую 0,2×10^-6.

ПРИМЕР 14 (согласно настоящему изобретению)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Мочевина 20%

Вода 65%

Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:

Вода 70%

Мочевина 30%

Эти растворы поместили в Dyno's SME (Site Mixes emulsion) контейнеры. Полученная таким образом эмульсия эквивалентна эмульсии, приведенной в примере 1, за исключением того, что в качестве эмульгатора в горючей фазе используют моноолеат сорбита (SMO) неполимерного типа. Эмульсия образовывалась при температуре, составляющей приблизительно 80°С, и ее закачивали в ствол скважины через 80 метровый загрузочный рукав.

В центр эмульсии ввели 0,8% газообразующего компонента так, как это было описано в PCT/NO/00275; в целях смазывания загрузочного рукава использовали 2% водный смазочный раствор. На торце загрузочного рукава была закреплена смесительная насадка. Закачку через загрузочный рукав в скважины проводили со скоростью 100 кг/мин, а у торца этого загрузочного рукава указанный газообразующий компонент и водный раствор для смазки смешивали с эмульсией. Полученную смесь загрузили в 40 скважин с диаметром 102 мм, все скважины были успешно заряжены. В процессе загрузки скорость газообразования регистрировалась, и было обнаружено, что такая эмульсия полностью насыщается газом за 10 с, достигая при этом конечной плотности, составляющей 0,80 г/см³. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. не выявил присутствия NO_x.

ПРИМЕР 15 (согласно настоящему изобретению)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Мочевина 20%

Вода 65%

Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:

Вода 50%

Мочевина 50%

В стандартную эмульсию, в которой 2% лимонная кислота была заменена 2% винной кислотой, добавили 1% указанного газообразующего компонента, а также 2% водной смазки. До приготовления эмульсии рН раствора окислителя был равен 0,55. В эмульсию добавили газированный раствор, а также водный раствор для смазки и перемешивали в течение 40 с. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсионная композиция достигает плотности, составляющей 0,80 г/см³, через 6 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NO_x, составляющую 2,1×10^-6.

ПРИМЕР 16 (согласно настоящему изобретению)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Мочевина 20%

Вода 65%

Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:

Вода 50%

Мочевина 50%

В эмульсию, приготовленную так, как это описано в примере 1, добавили 1% указанного газообразующего компонента, а также 2% водной смазки. Для приготовления эмульсии был использован раствор окислителя, а также полимерная горючая фаза в количестве 6,5%. Значение рН раствора окислителя до приготовления эмульсии составляло 0,0. Указанный раствор окислителя содержал: 55% нитрата аммония, 30% нитрата кальция (Hydro TQ), 13% воды, 2% лимонной кислоты. В эмульсию добавили газированный раствор и водный раствор для смазки и в течение 40 с проводили перемешивание. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсионная композиция достигает плотности, составляющей 0,80 г/см³, через 4 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NO_x, составляющую 0,0×10^-6.

ПРИМЕР 17 (согласно настоящему изобретению)

Для этого эксперимента был приготовлен газообразующий компонент следующего состава:

Нитрит натрия 15%

Мочевина 20%

Вода 65%

Также был приготовлен следующий водный раствор для смазки:

Вода 50%

Мочевина 50%

В эмульсию, приготовленную так, как это описано в примере 1, добавили 1% указанного газообразующего компонента, а также 2% водной смазки. Для приготовления эмульсии был использован раствор окислителя, а также полимерная горючая фаза в количестве 5,6%. Значение рН раствора окислителя до приготовления эмульсии составляло 0,75. Указанный раствор окислителя содержал: 82% нитрата аммония, 16% воды и 2% лимонной кислоты. В эмульсию добавили газированный раствор и водный раствор для смазки и в течение 40 с проводили перемешивание. Измерили скорость газообразования и было обнаружено, что такая эмульсионная композиция достигает плотности, составляющей 0,80 г/см³, через 18 мин. После того как газ был удален из эмульсии в защитную камеру взбалтыванием, газовый монитор компании Metronics Inc. показал концентрацию NO_x, составляющую 1,7×10^-6.

Указанные примеры сведены в следующую таблицу: