超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药及其制备方法

摘要

本发明涉及炸药领域，具体为一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药及其制备方法。该药由六硝基茋、醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物和石墨组成。其特点是耐热单质炸药六硝基茋含量高、易起爆、圧药性能好、压制密度和能量较高、组分间相容性好。质量百分组成六硝基茋96.8~98.2、醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物1.5~2.5、石墨0.3~0.7。本发明可以满足超高温石油射孔弹在220℃、100h或250℃、4h条件下不燃不爆，可以用于深井油田和海上油气田开采应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药及其制备方法，适用于装填深井油田和海上油气田开采应用的超高温石油射孔弹。

背景技术

为了开采深井油田和海上油气田，必须大力发展油气井射孔技术，尤其重要的就是用于装填超高温石油射孔弹的主装药。目前国内常用的超高温石油射孔弹用药主要有S992、Y971，均存在流散性差，炸药的堆积密度低，难起爆、压实密度不够，导致射孔能量不够，不能很好满足超高温石油射孔弹主装药的使用要求。

发明内容

本发明为解决目前超高温石油射孔弹主装药流散性差、堆积密度低、起爆难、穿孔能量不够等技术问题，提供了一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药及其制备方法。

本发明所述的超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药是通过如下技术方案来实现的：一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药，包括六硝基茋和粘结剂，粘结剂是醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物，并外包有钝感剂石墨，其质量百分组成为：

六硝基茋                                      96.8~98.2%

醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物       1.5~2.5%

石墨                                          0.3~0.7%  。

该炸药制备时首先把粘结剂的乳液、水和炸药在造粒机中混合均匀，得到悬浮液。其次加入破乳剂进行破乳，使粘结剂析出在炸药的结晶表面，并粘结成颗粒。最后进行过滤、洗涤、干燥、筛选，即得到产品。

本发明所述的超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药的制备方法是采用以下技术方案实现的：一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药的制备方法，包括以下步骤：（a）在容器中放入水，将六硝基茋放入水中，搅拌制成悬浮液；容器中水的质量为六硝基茋质量的1.2~1.5倍；（b）向悬浮液中加入粘结剂，搅拌均匀后再加入足量的破乳剂，并搅拌均匀，所述粘结剂为醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物，破乳剂为无水CaCl₂；（c）将所得混合溶液在搅拌状态下升温至55℃~60℃，加入乙酸乙酯，开始进行造粒；通过取样观察黄色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量，乙酸乙酯加入的量越多，黄色颗粒的粒度越大；（d）当黄色颗粒粒度大小达到8~50目时，停止加入乙酸乙酯，打开真空系统，同时将混合溶液升温至65℃~80℃，对乙酸乙酯进行蒸馏；（e）待乙酸乙酯蒸馏完毕，将混合溶液降温至40℃~50℃，然后对混合溶液进行过滤，并对过滤出的物料进行洗涤；（f）将洗涤后的物料充分干燥，向物料中加入石墨进行钝化，得到超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药；以六硝基茋、粘结剂、石墨的总质量为基准，六硝基茋为：96.8~98.2%，粘结剂为1.5~2.5%，石墨为0.3%~0.7%，其中粘结剂为固含量。

在容器中加入水的质量为六硝基茋质量的1.2 ~1.5倍，这样即能够保证六硝基茋在水中充分分散悬浮，适宜的水料比有利于提高产品的堆积密度；所用粘结剂为醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物，该粘结剂有着适宜的软化点，具有良好的压药性能。待六硝基茋与粘结剂搅拌均匀后，将无水CaCl₂加入容器中，进行破乳，使粘结剂醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯析出，可以与六硝基茋充分接触；破乳剂的量应能够使粘结剂完全破乳，且过量的破乳剂不会对后续的造粒过程产生本质影响；此时将混合溶液升温至55℃~60℃，并加入乙酸乙酯；在这一温度范围内，加入乙酸乙酯，开始进行造粒时乙酸乙酯能够控制黄色颗粒的大小，乙酸乙酯加入量越多，黄色颗粒粒度就越大；黄色颗粒的粒度大小可通过取样观察来判断，当黄色颗粒的大小达到8~50目时，就停止加入乙酸乙酯；造粒过程完成后，将混合溶液升温至65℃~80℃对乙酸乙酯进行蒸馏；乙酸乙酯蒸馏完毕，将混合溶液温度降至40℃~50℃，保持在这一温度范围，黄色颗粒不易粘合在一起，并且在操作过程中不容易出现烫伤事故；对造粒后的悬浮液进行过滤及洗涤，并对洗涤后的物料（黄色颗粒）充分干燥，向干燥后的黄色颗粒加入一定量的石墨进行钝化，就得到了新型超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药。六硝基茋、粘结剂和石墨的总质量为基准，六硝基茋为：96.8~98.2%，粘结剂为1.5~2.5%，石墨为0.3%~0.7%。本发明在造粒的过程中采用破乳的方法使粘结剂与六硝基茋充分接触并结合，运用这一方法制备出的产品密度均匀，用于压药或装药过程时，流散性好，炸药的堆积密度高。所述的破乳、过滤、洗涤、钝化均为本领域技术人员的公知常识及常用技术，是易于操作和实现的。表1为本发明产品与现两种产品在压制统一弹型时的压药性能对比数据，由表1中可以看出，本发明主装药装配的超高温弹性能优于制式S991和Y971用药的超高温弹的性能。

本发明配方中的组分少，主体含量高可达97.7%，均高于Y971、S992的主体含量、粘结剂的粘结性能优良，用量最少可为1.5%，就可制造出超高温石油射孔弹用药，制造工艺简单，产品主体含量高、堆积密度高、起爆性能、穿深性能好。

本发明制备的造型粉耐热性能好，可耐高温220℃，100h；250℃、4h不燃不爆，完全满足深井油田和海上油气田开发采应用。

本发明配方原材料均为市场上可以购买到的，价格便宜，生产成本低。

具体实施方式

一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药的制备方法，包括以下步骤：（a）在容器中放入水，将六硝基茋放入水中，搅拌制成悬浮液；容器中水的质量为六硝基茋质量的1.2~1.5倍（可选择1.2、1.3、1.4、1.5倍）；（b）向悬浮液中加入粘结剂，搅拌均匀后再加入足量的破乳剂，并搅拌均匀；所述粘结剂为醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物，破乳剂为无水CaCl₂；（c）将所得混合溶液升温至55℃~60℃（可选择55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃），加入乙酸乙酯，开始进行造粒通过取样观察黄色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量，乙酸乙酯加入的量越多，黄色颗粒的粒度越大；（d）当黄色颗粒粒度大小达到8~50目（8目、20目、30目、40目、50目）之间的粒度时，停止加入乙酸乙酯，打开真空系统，同时将混合溶液升温至65℃~80℃，对乙酸乙酯进行蒸馏；（e）待乙酸乙酯蒸馏完毕，将混合溶液降温至40℃~50℃（40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃），然后对混合溶液进行过滤，并对物料进行洗涤；（f）将洗涤后的物料充分干燥，向物料中加入石墨进行钝化，得到超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药；以六硝基茋、粘结剂和石墨的总质量为基准，粘结剂为1.5~2.5%（可选择1.5%、1.7%、1.9%、2.1%、2.3%、2.5%），石墨为0.3%~0.7%（可选择0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%）其余成分为六硝基茋；粘结剂为固含量。加入乙酸乙酯时，是通过观察混合溶液中个位置黄色颗粒的聚合速率来控制加入速率的，使得混合溶液中各个位置所形成的黄色颗粒都按一致的速率均匀聚合长大。加入乙酸乙酯时，加入的速率为20~40ml/min（可选择20 ml/min、22ml/min、24 ml/min、26 ml/min、28 ml/min、30 ml/min、32 ml/min、34 ml/min、36 ml/min、38 ml/min、40 ml/min）。采用这一速率，能够使加入过程与乙酸乙酯的扩散过程密切配合，最大限度的使黄色颗粒的生长速率均匀。还包括对干燥后的产物进行筛选。还包括对钝化后的产物进行筛选。

生产时所用六硝基茋的粒度分布应尽量均匀，这样更有利于对最终产物粒度的控制。干燥后可能会有部分大颗粒形成、还有部分细颗粒，不能满足产品使用要求，需要对其进行筛选去除大颗粒及细颗粒。钝化后的产物会使原本由于静电而使许多细小颗粒或粉尘未能在初次筛选时被去除，在添加了钝感剂石墨后，消除了静电，宜进行筛选，得到满足需要的合格产品。

实施例1一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药的制备方法，包括以下步骤：（a）在容器中放入水，将六硝基茋放入水中，搅拌制成悬浮液；容器中水的质量为六硝基茋质量的1.2倍；（b）向悬浮液中加入粘结剂，搅拌均匀后再加入足量的破乳剂，并搅拌均匀，所述粘结剂为醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物，破乳剂为无水CaCl₂；（c）将所得混合溶液在搅拌状态下升温至56℃，加入乙酸乙酯，开始进行造粒；通过取样观察黄色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量，乙酸乙酯加入的量越多，黄色颗粒的粒度越大；（d）当黄色颗粒粒度大小达到8~50目时，停止加入乙酸乙酯，打开真空系统，同时将混合溶液升温至75℃，对乙酸乙酯进行蒸馏；（e）待乙酸乙酯蒸馏完毕，将混合溶液降温至40℃，然后对混合溶液进行过滤，并对过滤出的物料进行洗涤；（f）将洗涤后的物料充分干燥，向物料中加入石墨进行钝化，得到超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药；以六硝基茋、粘结剂、石墨的总质量为基准，六硝基茋为97.5%，粘结剂为1.9%，石墨为0.6%，其中粘结剂为固含量。

实施例2一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药的制备方法，包括以下步骤：（a）在容器中放入水，将六硝基茋放入水中，搅拌制成悬浮液；容器中水的质量为六硝基茋质量的1.5倍；（b）向悬浮液中加入粘结剂，搅拌均匀后再加入足量的破乳剂，并搅拌均匀；所述粘结剂为醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物，破乳剂为无水CaCl₂；（c）将所得混合溶液升温至57℃，加入乙酸乙酯，开始进行造粒通过取样观察黄色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量，乙酸乙酯加入的量越多，黄色颗粒的粒度越大；（d）当黄色颗粒粒度大小达到8~50目之间的粒度时，停止加入乙酸乙酯，打开真空系统，同时将混合溶液升温至70℃，对乙酸乙酯进行蒸馏；（e）待乙酸乙酯蒸馏完毕，将混合溶液降温至42℃，然后对混合溶液进行过滤，并对物料进行洗涤；（f）将洗涤后的物料充分干燥，向物料中加入石墨进行钝化，得到超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药；以六硝基茋、粘结剂和石墨的总质量为基准，粘结剂为2.3%，石墨为0.3%，其余成分为六硝基茋；粘结剂为固含量。

实施例3

一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药的制备方法，包括以下步骤：（a）在容器中放入水，将六硝基茋放入水中，搅拌制成悬浮液；容器中水的质量为六硝基茋质量的1.3倍；（b）向悬浮液中加入粘结剂，搅拌均匀后再加入足量的破乳剂，并搅拌均匀；所述粘结剂为醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物，破乳剂为无水CaCl₂；（c）将所得混合溶液升温至60℃，加入乙酸乙酯，开始进行造粒通过取样观察黄色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量，乙酸乙酯加入的量越多，黄色颗粒的粒度越大；（d）当黄色颗粒粒度大小达到8~50目之间的粒度时，停止加入乙酸乙酯，打开真空系统，同时将混合溶液升温至65℃，对乙酸乙酯进行蒸馏；（e）待乙酸乙酯蒸馏完毕，将混合溶液降温至46℃，然后对混合溶液进行过滤，并对物料进行洗涤；（f）将洗涤后的物料充分干燥，向物料中加入石墨进行钝化，得到超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药；以六硝基茋、粘结剂和石墨的总质量为基准，粘结剂为2.1%，石墨为0.7%，其余成分为六硝基茋；粘结剂为固含量。

实施例4

一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药的制备方法，包括以下步骤：（a）在容器中放入水，将六硝基茋放入水中，搅拌制成悬浮液；容器中水的质量为六硝基茋质量的1.4倍；（b）向悬浮液中加入粘结剂，搅拌均匀后再加入足量的破乳剂，并搅拌均匀；所述粘结剂为醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物，破乳剂为无水CaCl₂；（c）将所得混合溶液升温至55℃，加入乙酸乙酯，开始进行造粒通过取样观察黄色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量，乙酸乙酯加入的量越多，黄色颗粒的粒度越大；（d）当黄色颗粒粒度大小达到8~50目之间的粒度时，停止加入乙酸乙酯，打开真空系统，同时将混合溶液升温至80℃，对乙酸乙酯进行蒸馏；（e）待乙酸乙酯蒸馏完毕，将混合溶液降温至44℃，然后对混合溶液进行过滤，并对物料进行洗涤；（f）将洗涤后的物料充分干燥，向物料中加入石墨进行钝化，得到超高温石油射孔弹主装药；以六硝基茋、粘结剂和石墨的总质量为基准，粘结剂为2.5%，石墨为0.4%，其余成分为六硝基茋；粘结剂为固含量。

实施例5

一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药的制备方法，包括以下步骤：（a）在容器中放入水，将六硝基茋放入水中，搅拌制成悬浮液；容器中水的质量为六硝基茋质量的1.2倍；（b）向悬浮液中加入粘结剂，搅拌均匀后再加入足量的破乳剂，并搅拌均匀；所述粘结剂为醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物，破乳剂为无水CaCl₂；（c）将所得混合溶液升温至59℃，加入乙酸乙酯，开始进行造粒通过取样观察黄色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量，乙酸乙酯加入的量越多，黄色颗粒的粒度越大；（d）当黄色颗粒粒度大小达到8~50目之间的粒度时，停止加入乙酸乙酯，打开真空系统，同时将混合溶液升温至65℃，对乙酸乙酯进行蒸馏；（e）待乙酸乙酯蒸馏完毕，将混合溶液降温至50℃，然后对混合溶液进行过滤，并对物料进行洗涤；（f）将洗涤后的物料充分干燥，向物料中加入石墨进行钝化，得到超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药；以六硝基茋、粘结剂和石墨的总质量为基准，粘结剂为1.7%，石墨为0.5%，其余成分为六硝基茋；粘结剂为固含量。

实施例6

一种超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药的制备方法，包括以下步骤：（a）在容器中放入水，将六硝基茋放入水中，搅拌制成悬浮液；容器中水的质量为六硝基茋质量的1.5倍；（b）向悬浮液中加入粘结剂，搅拌均匀后再加入足量的破乳剂，并搅拌均匀；所述粘结剂为醋酸乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物，破乳剂为无水CaCl₂；（c）将所得混合溶液升温至58℃，加入乙酸乙酯，开始进行造粒通过取样观察黄色颗粒粒度大小控制乙酸乙酯加入的量，乙酸乙酯加入的量越多，黄色颗粒的粒度越大；（d）当黄色颗粒粒度大小达到8~50目之间的粒度时，停止加入乙酸乙酯，打开真空系统，同时将混合溶液升温至67℃，对乙酸乙酯进行蒸馏；（e）待乙酸乙酯蒸馏完毕，将混合溶液降温至48℃，然后对混合溶液进行过滤，并对物料进行洗涤；（f）将洗涤后的物料充分干燥，向物料中加入石墨进行钝化，得到超高温石油射孔弹用高聚物粘结炸药；以六硝基茋、粘结剂和石墨的总质量为基准，粘结剂为2.0%，石墨为0.4%，其余成分为六硝基茋；粘结剂为固含量。