заряд для возбуждения сейсмических колебаний зсб-а и способ изготовления заряда

Формула изобретения

1. Заряд для возбуждения сейсмических колебаний, включающий цилиндрическую шашку из взрывчатого состава со сквозным осевым каналом и глухим отверстием, выполненным с одного из ее торцов параллельно оси, в котором размещен промежуточный инициатор с гнездом под электродетонатор, отличающийся тем, что дополнительно в устье глухого отверстия между верхними торцами шашки и промежуточного инициатора помещен фиксирующий элемент, выполненный в виде цилиндрического кольца с внутренней выпуклой или спрямленной фаской на верхнем торце и внутренним диаметром, равным диаметру гнезда под электродетонатор.

2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что промежуточный инициатор выполнен в виде цилиндрического стакана формованного плотностью 1,4-1,52 г/см³ цельного, при этом фиксирующий элемент изготовлен из взрывчатого состава для изготовления промежуточного инициатора формованного и образует с последним единое целое.

3. Заряд по п.1, отличающийся тем, что промежуточный инициатор выполнен в виде цилиндрического стакана прессованного плотностью 1,53-1,70 г/см³ цельного или скомпонованного из цилиндрической втулки и цилиндра с гнездом или двух цилиндрических втулок и одной цилиндрической таблетки, при этом фиксирующий элемент изготовлен из взрывчатого состава для изготовления формованного промежуточного инициатора.

4. Заряд по п.3, отличающийся тем, что в зазоре между стенкой, дном глухого отверстия и внешней стенкой, нижним торцом промежуточного инициатора размещена тонкая цементирующая прослойка из взрывчатого состава для изготовления шашки или формованного промежуточного инициатора.

5. Заряд по п.3, отличающийся тем, что фиксирующий элемент изготовлен из взрывчатого состава для изготовления шашки.

6. Заряд по любому из пп.1 или 3-5, отличающийся тем, что фиксирующий элемент образует со стенкой глухого отверстия шашки и верхним торцом промежуточного инициатора неразъемные соединения.

7. Заряд по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что шашка, промежуточный инициатор и фиксирующий элемент по всем контактирующим поверхностям образуют неразъемные соединения.

8. Заряд по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он состоит из нескольких шашек.

9. Заряд по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он изготовлен из взрывчатого состава, включающего баллиститное ракетное твердое топливо или композицию из баллиститного ракетного твердого топлива и баллиститного артиллерийского пороха в соотношении соответственно 70-99,9: 0,1-30 мас.% и бризантное взрывчатое вещество.

10. Заряд по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что шашка изготовлена из взрывчатого состава, включающего баллиститное ракетное твердое топливо или композицию из баллиститного ракетного твердого топлива и баллиститного артиллерийского пороха в соотношении соответственно 70-99,9:0,1-30 мас.% и бризантное взрывчатое вещество при следующем содержании компонентов, мас.%:

баллиститное ракетное твердое топливо
или композиция из баллиститного
ракетного твердого топлива
и баллиститного артиллерийского пороха	85-99,9
бризантное взрывчатое вещество	0,1-15.

11. Заряд по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что шашка изготовлена из взрывчатого состава, включающего баллиститное ракетное твердое топливо и баллиститный артиллерийский порох в соотношении соответственно 70-99,9: 0,1-30, мас.%.

12. Заряд по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что промежуточный инициатор изготовлен из взрывчатого состава, включающего баллиститное ракетное твердое топливо или композицию из баллиститного ракетного твердого топлива и баллиститного артиллерийского пороха в соотношении соответственно 70-99,9:0,1-30 мас.% и бризантное взрывчатое вещество при следующем содержании компонентов, мас.%:

баллиститное ракетное твердое топливо
или композиция из баллиститного
ракетного твердого топлива
и баллиститного артиллерийского пороха	5-40
бризантное взрывчатое вещество	60-95,

при этом взрывчатый состав для изготовления формованного промежуточного инициатора содержит бризантное взрывчатое вещество не более 90 мас.%, а взрывчатый состав для изготовления прессованного промежуточного инициатора содержит бризантное взрывчатое вещество не менее 70 мас.%.

13. Заряд по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве бризантного взрывчатого вещества используется гексоген или октоген, или ДИНА, или тротил, или их смеси.

14. Заряд по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что бризантное взрывчатое вещество дополнительно содержит в качестве технологической добавки, флегматизатора и гидрофобизатора озокерит или церезин, или стеарин, или парафин, или их композицию в количестве до 10 мас.% от общего количества бризантного взрывчатого вещества в составе.

15. Заряд по любому из пп.1-5, отличающийся тем, баллиститный артиллерийский порох дополнительно содержит в качестве технологической добавки стеарат цинка или вазелиновое масло, или их смесь в количестве 0,05-0,3 мас.% от содержания пороха во взрывчатом составе.

16. Способ изготовления заряда для возбуждения сейсмических колебаний, включающий изготовление шашки со сквозным осевым каналом по баллиститной технологии, высверливание в одном из торцов шашки параллельно осевому каналу глухого отверстия и размещение в нем промежуточного инициатора, отличающийся тем, что дополнительно в устье глухого отверстия между верхними торцами шашки и промежуточного инициатора формуют фиксирующий элемент следующим образом: в гнездо промежуточного инициатора прессованного цельного или скомпонованного из склеенных между собой нитроцеллюлозным лаком цилиндрической втулки и цилиндра с гнездом, или двух цилиндрических втулок и одной цилиндрической таблетки вводят шток формовочный, диаметр и длина стержня которого соответствуют размеру гнезда под электродетонатор, а плавный переход от стержня к хвостовику штока большего диаметра соответствует размерам и профилю канала фиксирующего элемента, на глубину от одного до трех диаметров гнезда, в кольцевом пространстве между стержнем штока и верхними торцами шашки и промежуточного инициатора размещают навеску формовочной массы из пластифицированного растворителем взрывчатого состава для изготовления шашки или формованного промежуточного инициатора, приложением силы на хвостовик штока формуют фиксирующий элемент, при этом излишки массы, вытесненные на торец шашки, срезают, шток плавно вытаскивают и одновременно с этим вращают вокруг оси, заряд провяливают, канал фиксирующего элемента калибруют штоком, придавая ему плавные возвратно-поступательные и одновременно с этим вращательное движения, с добавлением формовочной массы в количестве 5-10 мас.% первоначальной или без добавления массы, заряд провяливают, при необходимости калибровку повторяют.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что перед формованием фиксирующего элемента размещают промежуточный инициатор прессованный в глухом отверстии шашки следующим образом: навеску формовочной массы помещают в глухое отверстие шашки, затем в отверстие вводят промежуточный инициатор вместе с пуансоном, состоящим из цилиндрических стержня и головки разных диаметров без плавного перехода между ними, при этом стержень пуансона меньшего диаметра вставляют в гнездо промежуточного инициатора, а плоский кольцевой уступ головки пуансона диаметром на 1-2 мм меньше диаметра глухого отверстия упирают в верхний кольцевой торец промежуточного инициатора, приложением силы на головку пуансона формируют тонкий цементирующий слой, продавливая массу через кольцевой зазор между стенкой глухого отверстия шашки, внешней стенкой промежуточного инициатора и головкой пуансона, вытесненные на торец шашки излишки массы срезают, пуансон плавно вытаскивают из гнезда промежуточного инициатора и одновременно с этим вращают вокруг его оси, далее формуют фиксирующий элемент.

18. Способ по п.16, отличающийся тем, что промежуточный инициатор размещают в глухом отверстии шашки формованием совместно с фиксирующим элементом, как единое целое в следующем порядке: навеску формовочной массы из пластифицированного растворителем взрывчатого состава для изготовления формованного промежуточного инициатора помещают в глухое отверстие шашки, затем в отверстие вводят шток формовочный, приложением силы на хвостовик формуют одновременно промежуточный инициатор и фиксирующий элемент, продавливая массу через кольцевой зазор между стенкой глухого отверстия и стержнем штока, при этом излишки массы, вытесненные на торец шашки, срезают, шток плавно вытаскивают и одновременно с этим вращают вокруг оси, заряд провяливают, гнездо промежуточного инициатора и канал фиксирующего элемента калибруют штоком, придавая ему плавные возвратно-поступательные и одновременно с этим вращательное движения внутри гнезда, с добавлением в гнездо формовочной массы в количестве 5-10 мас.% первоначальной или без добавления массы, заряд повторно провяливают, при необходимости калибровку повторяют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к зарядам промышленных взрывчатых веществ (ВВ), предназначенных для возбуждения сейсмических колебаний при геофизических исследованиях.

Известен взрывной источник для возбуждения сейсмических колебаний заряд ЗС70И [1] (фиг.1), представляющий собой цилиндрический корпус 1 из полиэтилена с замковыми элементами на концах, вмещающий шашку 2 из литого тротила, в верхней части литого тротила в глухом осевом отверстии размещен промежуточный инициатор (ПИ) 3 из прессованного тротила с гнездом 4 под электродетонатор (ЭД).

Недостатками известного заряда являются:

- сравнительно низкая скорость детонации, обуславливающая недостаточно высокую энергию взрыва, идущую на генерирование сейсмической волны;

- низкая водоустойчивость, проявляющаяся в том, что заряд сохраняет способность детонировать после выдержки не более 2-х суток в воде при гидростатическом давлении до 0,5 МПа;

- случаи выпадения промежуточного инициатора из заряда и разъединения зарядов после их сборки с помощью замковых элементов в гирлянду при низких температурах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является заряд ТЛ-2,5 [2] (фиг.2), включающий удлиненную цилиндрическую шашку 2 из литого тротила со сквозным осевым каналом и глухим отверстием, выполненным с одного из торцов шашки параллельно ее оси, в котором размещен промежуточный инициатор 3 из прессованного тротила с гнездом под электродетонатор 5. Осевой канал служит для сборки зарядов нанизыванием их на несущий кабель 7 перед спуском в скважину.

Недостатками известного заряда являются:

- сравнительно низкая скорость детонации, обуславливающая недостаточно высокую энергию взрыва, идущую на генерирование сейсмической волны;

- низкая водоустойчивость, проявляющаяся в том, что заряд сохраняет способность детонировать после выдержки не более 3-х суток в воде при гидростатическом давлении до 0,5 МПа;

- необходимость после размещения ЭД в гнезде ПИ с целью обеспечения указанной водоустойчивости верхний торец ПИ смазывать мастикой или солидолом, выполняющих роль гидроизолирующей пробки 6;

- случаи нарушения целостности и потери работоспособности заряда из-за выпадения промежуточного инициатора из него при низких температурах.

Техническим результатом данного изобретения является создание заряда для возбуждения сейсмических колебаний и способа изготовления заряда, обладающего высокой скоростью детонации, способностью сохранять целостность конструкции и работоспособность при низких температурах (морозоустойчивость) и длительном нахождении в обводненных скважинах при гидростатическом давлении до 0,5 МПа.

Технический результат достигается следующим.

1. Заряд для возбуждения сейсмических колебаний ЗСБ-А (фиг.3), включающий цилиндрическую шашку 2 из взрывчатого состава (ВС) со сквозным осевым каналом и глухим отверстием, выполненным с одного из ее торцов параллельно оси, в котором размещен промежуточный инициатор 3 с гнездом под электродетонатор, характеризуется тем, что в устье глухого отверстия шашки между верхними торцами шашки и ПИ размещен фиксирующий элемент (ФЭ) 8, препятствующий выпадению ПИ из шашки, при этом ФЭ выполнен в виде цилиндрического кольца с внутренней выпуклой или спрямленной фаской на верхнем торце и внутренним диаметром, равным диаметру гнезда под ЭД.

Заряд для возбуждения сейсмических колебаний характеризуется также следующим.

ПИ выполнен в 2-х вариантах, каждому из которых соответствует своя технология изготовления:

- ПИ формованный в виде цилиндрического стакана 3 (см. фиг.8, в) плотностью 1,40-1,52 г/см³ цельный, при этом ФЭ 8 изготовлен из взрывчатого состава для изготовления ПИ формованного и образует с последним единое целое, с шашкой ПИ и ФЭ образуют неразъемные соединения;

- ПИ прессованный в виде цилиндрического стакана 3 плотностью 1,53-1,70 г/см³ цельный (фиг.4, а и 5, а) или скомпонованный из цилиндрической втулки и цилиндра с гнездом (фиг.4, б и 5, б), или двух цилиндрических втулок и одной цилиндрической таблетки (фиг.4, в и 5, в), при этом ФЭ 8 изготовлен из взрывчатого состава для изготовления ПИ формованного, или может быть изготовлен из взрывчатого состава для изготовления шашки 2.

ФЭ 8 (фиг.4) со стенкой глухого отверстия шашки 2 и верхним торцом прессованного ПИ 3 образует неразъемные соединения.

Шашка 2, прессованный ПИ 3 и ФЭ 8 (фиг.5) по всем контактным поверхностям скреплены между собой тонкой цементирующей прослойкой 9 из ВС для изготовления формованного ПИ или шашки и образуют неразъемные соединения.

Заряд состоит из нескольких шашек.

Заряд для возбуждения сейсмических колебаний характеризуют также следующие признаки.

Шашка заряда изготовлена из взрывчатого состава (Вариант 1), содержащего баллиститное ракетное твердое топливо (БРТТ) 70-99,9 мас.% и баллиститный артиллерийский порох (БАП) 0,1-30 мас.%.

Заряд изготовлен из взрывчатого состава, включающего БРТТ или композицию из БРТТ и БАП в соотношении соответственно 70-99,9:0,1-30 мас.% и бризантное взрывчатое вещество (БВВ), при этом шашка изготовлена из ВС при следующем содержании компонентов, мас.% (Вариант 2):

БРТТ или композиция из БРТТ и
баллиститного артиллерийского пороха	85-99,9
Бризантное взрывчатое вещество	0,1-15,

а промежуточный детонатор изготовлен при следующем содержании компонентов, мас.% (Вариант 3):

БРТТ или композиция из БРТТ и
баллиститного артиллерийского пороха	5-40
Бризантное взрывчатое вещество	60-95,

при этом формованный ПИ изготовлен из ВС, содержащего БВВ не более 90 мас.%, а прессованный ПИ изготовлен из ВС, содержащего БВВ не менее 70 мас.%.

Заряд характеризует и то, что баллиститный артиллерийский порох дополнительно содержит в качестве технологической добавки стеарат цинка или вазелиновое масло или их смесь в количестве 0,05-0,3 мас.% от содержания БАП в составе, а также то, что в качестве БВВ взрывчатый состав содержит гексоген или октоген, или ДИНА, или тротил, или их смеси, которые дополнительно содержат в качестве технологической добавки, играющей также роль флегматизатора и гидрофобизатора, озокерит или церезин, или стеарин, или парафин, или их композицию в количестве до 10 мас.% от общего количества БВВ в составе.

2. Способ изготовления заряда для возбуждения сейсмических колебаний, включающий изготовление шашки со сквозным осевым каналом по баллиститной технологии [3], высверливание в одном из торцов шашки параллельно осевому каналу глухого отверстия и размещение в нем ПИ, характеризующийся тем, что в устье глухого отверстия между верхними торцами шашки и ПИ формуют ФЭ следующим образом (фиг.6):

- в глухом отверстии шашки 2 (фиг.6, а) после размещения прессованного ПИ 3 цельного или, скомпонованного из склеенных между собой нитроцеллюлозным лаком, двух или трех элементов в его гнездо на глубину от одного до трех диаметров гнезда вводят шток формовочный 10 из цветного металла, диаметр и длина стержня которого соответствуют размеру гнезда под ЭД, а плавный переход от стержня к хвостовику штока большего диаметра соответствует размерам и профилю канала фиксирующего элемента;

- в кольцеобразное пространство, образованное стенкой глухого отверстия шашки 2 (фиг.6, б), стержнем штока 10 и верхним торцом ПИ 3, размещают навеску формовочной массы 14 из пластифицированного растворителем ВС для изготовления шашки или формованного ПИ;

- приложением силы на хвостовик штока 10 (фиг.6, в) формуют ФЭ, при этом облой (излишки) 12 массы, вытесненной на торцевую поверхность шашки 2, удаляют срезающим инструментом 13;

- шток 10 (фиг.6, г) плавно вытаскивают из гнезда ПИ 3 и канала сформованного ФЭ 8 и одновременно с этим вращают вокруг его оси;

- заряд провяливают в течение 4-6 часов;

- с целью ликвидации усадок и вспучиваний в канале ФЭ, возникающих при удалении растворителя, выполняют калибровку канала штоком, придавая ему плавные возвратно-поступательные и одновременно с этим вращательное движения внутри канала, калибровку проводят с добавлением формовочной массы в количестве 5-10 мас.% первоначальной или без добавления массы;

- заряд повторно провяливают в течение 4-6 часов;

- при необходимости калибровку канала ФЭ повторяют.

Способ может характеризоваться также и тем, что перед формованием ФЭ размещают и закрепляют ПИ, прессованный в глухом отверстии шашки следующим образом (фиг.7):

- навеску формовочной массы 15 из ВС для изготовления формованного ПИ или шашки, пластифицированного растворителем, помещают в глухое отверстие шашки 2 (фиг.7, а), затем в это отверстие вводят прессованный ПИ 3 вместе с пуансоном 16, состоящим из цилиндрических стержня и головки, имеющих разные диаметры без плавного перехода между ними, при этом стержень пуансона меньшего диаметра вставляют в гнездо ПИ, а плоский кольцевой уступ головки пуансона диаметром на 1-2 мм меньше диаметра глухого отверстия шашки упирают в верхний кольцевой торец ПИ;

- приложением силы на головку пуансона 16 (фиг.7, б) формируют тонкий цементирующий слой 9, продавливая массу через кольцевой зазор между стенкой глухого отверстия шашки, внешней стенкой ПИ и головкой пуансона, при этом образовавшийся облой 12 из вытесненных на торец шашки излишков массы удаляют срезающим инструментом 13;

- пуансон 16 плавно вытаскивают из гнезда ПИ 3 (фиг.7, в) и одновременно с этим вращают вокруг его оси, далее формуют ФЭ (см. фиг.7, г, д, е) по описанному выше способу, несущественное отличие состоит в том, что в данном случае в устье глухого отверстия на стенке сформирован тонкий цементирующий слой 9 толщиной 0,5-1 мм.

Способ может характеризоваться и тем, что формованный ПИ и ФЭ изготавливают из одного и того же взрывчатого состава и размещают в глухом отверстии шашки как единое целое в следующем порядке и образом (фиг.8):

- навеску формовочной массы 11 из пластифицированного растворителем ВС для изготовления формованного ПИ помещают в глухое отверстие шашки 2 (фиг.6, а), затем в отверстие вводят шток формовочный 10;

- приложением силы на хвостовик штока 10 (фиг.8, б) одновременно формуют ПИ и ФЭ, продавливая массу через кольцевой зазор между стенкой глухого отверстия шашки 2 и стержнем штока 10, при этом облой 12 формовочной массы, вытесненной на торец шашки 2, удаляют срезающим инструментом 13;

- шток формовочный 10 плавно вытаскивают из гнезда ПИ 3 и канала ФЭ 8, сформованных заодно (фиг.8, в), и одновременно с этим вращают вокруг оси;

- заряд провяливают в течение 4-6 часов;

- с целью ликвидации усадок и вспучиваний в гнезде ПИ, возникающих при удалении растворителя, выполняют калибровку гнезда штоком, придавая ему плавные возвратно-поступательные и одновременно с этим вращательное движения внутри гнезда, калибровку проводят с добавлением в гнездо формовочной массы в количестве 5-10 мас.% первоначальной или без добавления массы;

- заряд провяливают в течение 4-6 часов;

- при необходимости калибровку гнезда ПИ повторяют.

Способ может характеризоваться и следующим:

- совместное формование ПИ 3 и ФЭ 8 как единое целое (фиг.8) или закрепление прессованного ПИ в глухом отверстии шашки путем формирования тонкой цементирующей прослойки 9 (фиг.5, 7) между стенкой, дном глухого отверстия и внешней стенкой, нижним торцом промежуточного инициатора с последующим формованием ФЭ обеспечивают неразъемные соединения между всеми элементами заряда - шашки, ПИ и ФЭ;

- размещение ФЭ в глухом отверстии шашки формованием (фиг.4, б) обеспечивает неразъемные его соединения со стенкой глухого отверстия шашки и с верхним торцом прессованного ПИ.

Образование указанных неразъемных соединений происходит вследствие того, что в процессе формования и провяливания под действием растворителя происходит массообмен между свежеформованными (ФЭ или ФЭ и ПИ) и прессованными (шашка или шашка и ПИ) элементами заряда через их контактирующие поверхности.

Предлагаемые заряд для возбуждения сейсмических колебаний ЗСБ-А, в глухом отверстии шашки 2 которого размещен ФЭ 8, и способ изготовления заряда, характеризующийся использованием операций формования при размещении ФЭ и ПИ 3 (фиг.3-8) в глухом отверстии шашки, повышают надежность фиксации ПИ в шашке заряда, обеспечивая его целостность при низких температурах и длительном нахождении в обводненных скважинах при гидростатическом давлении до 0,5 МПа и, как следствие, обеспечивают работоспособность заряда в этих условиях, при этом задача изобретения достигается как в случае заряда с формованным ПИ 3 (фиг.8, в), так и с прессованным ПИ цельным или скомпонованным из нескольких элементов, размещенным в глухом отверстии шашки с радиальным зазором 0,3-0,8 мм (см. фиг.4) или скрепленным со стенкой и дном глухого отверстия посредством тонкой цементирующей прослойки 9 из ВС для изготовления шашки или формованного ПИ (фиг.5).

Введение во взрывчатый состав для изготовления шашки БРТТ и баллиститного артиллерийского пороха в соотношении соответственно 70-99,9:0,1-30 мас.% (Вариант 1) или введение во взрывчатый состав БРТТ или композиции, содержащей БРТТ 70-99,9 мас.% и баллиститный артиллерийский порох 0,1-30 мас.%, и БВВ в соотношении соответственно 85-99,9:0,1-15 мас.% (Вариант 2), а также введение во взрывчатый состав для изготовления промежуточного инициатора БРТТ или композиции, содержащей БРТТ 70-99,9 мас.% и баллиститный артиллерийский порох 0,1-30 мас.%, и БВВ в соотношении соответственно 5-40: 60-95 мас.% (Вариант 3) повышают скорость детонации заряда и тем самым увеличивают энергию взрыва, идущую на генерирование сейсмической волны.

Предлагаемый способ изготовления заряда, включающий операции формования ФЭ или совместного формования ФЭ и ПИ, или формования ФЭ с формированием тонкого цементирующего слоя для закрепления прессованного ПИ в шашке, введение во взрывчатый состав полимерной составляющей на основе БРТТ или композиции из БРТТ и БАП в количестве 70-99,9 и 5-40 мас.% соответственно для изготовления шашки и ПИ, технологической добавки, играющей также роль флегматизатора и гидрофобизатора, в том числе озокерит или церезин, или стеарин, или парафин, или их композиция в количестве до 10 мас.% от общего количества БВВ в составе, а также введение стеарата цинка или вазелинового масла или их смеси в количестве 0,05-0,3 мас.% от содержания БАП в составе повышают по сравнению с прототипом водоустойчивость заряда и, как следствие, обеспечивают работоспособность заряда при длительном нахождении в обводненных скважинах при гидростатическом давлении до 0,5 МПа и низких температурах.

Рецептуры и характеристики опытных образцов заряда ЗСБ-А и прототипа приведены в таблице.

На фиг.1-8 обозначены: цилиндрический корпус 1, шашка 2, промежуточный инициатор 3, гнездо под электродетонатор 4, электродетонатор 5, гидроизолирующая пробка 6, несущий кабель 7, фиксирующий элемент 8, цементирующая прослойка 9, шток формовочный 10, формовочная масса для ПИ 11, облой 12, срезающий инструмент 13, формовочная масса для ФЭ 14, формовочная масса для цементирующей прослойки 15, пуансон 16.

Примечание: формовочная масса для ПИ 11 изготавливается из пластифицированного растворителем взрывчатого состава для изготовления ПИ; формовочные массы для ФЭ 14 и цементирующей прослойки 15 изготавливаются из пластифицированных растворителем взрывчатых составов для изготовления ПИ или шашки.

Таблица
Рецептуры и характеристики заряда для возбуждения сейсмических колебаний ЗСБ-А и заряда ТЛ-2,5 (прототип [2])
Наименование показателей	Прототип	Образцы взрывчатого состава заряда
Шашка	ПИ	для изготовления шашки	для изготовления ПИ
Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Состав, мас.%:
- тротил литой;	100	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
- тротил прессованный;	-	100	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
- БРТТ;	-	-	60	70	80	90	99,9	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
- баллиститный артиллерийский порох (БАП);	-	-	40	30	20	10	0,1	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
- БРТТ или композиция из БРТТ и БАП в соотношении 70-99,9:0,1-30;	-	-	-	-	-	-	-	80	85	90	95	99,9	5	10	20	30	40
-БВВ.	-	-	-	-	-	-	-	20	15	10	5	0,1	95	90	80	70	60
Скорость детонации, км/с	6,0-6,5	6,6-6,9	6,92-7,17	6,95-7,19	6,98-7,22	7,00-7,25	7,03-7,28	6,89-7,52	6,90-7,46	6,92-7,40	6,93-7,34	6,95-7,28	6,28-8,38	6,29-8,29	6,31-8,12	6,33-7,95	6,35-7,80
Плотность шашки, ПИ, г/см3	1,54-1,59	1,50-1,59	1,55-1,63	1,55-1,64	1,56-1,64	1,56-1,65	1,57-1,65	1,56-1,68	1,56-1,67	1,56-1,66	1,55-1,66	1,55-1,65	1,41-1,70	1,41-1,69	1,41-1,68	1,40-1,66	1,40-1,65

Для лучшего понимания сущности изобретения и практического его осуществления приводятся примеры технологии изготовления заряда для возбуждения сейсмических колебаний.

Пример 1 изготовления заряда с одновременным формованием промежуточного инициатора и фиксирующего элемента.

Шашки со сквозным осевым каналом общей массой 1000 кг из образца № 8 ВС (см. таблицу), содержащего 900 кг БРТТ и 100 кг тротила, изготавливают по баллиститной технологии [3]. Затем в каждой шашке с одного торца посередине кругового кольца параллельно осевому каналу высверливают сверлом глухое отверстие под промежуточный инициатор.

Промежуточный инициатор формованный из образца № 14 взрывчатого состава (см. таблицу) общей массой 1 кг, содержащего порошкообразный гексоген 0,7 кг и композицию из БРТТ и БАП в соотношении 70:30 мас.% в количестве 0,3 кг, изготавливают следующим образом. Навески тонко измельченных крошек БРТТ массой 0,21 кг и БАП массой 0,09 кг засыпают в смеситель. Затем в смеситель добавляют 0,4 л растворителя (например, ацетон) и перемешивают смесь на малых оборотах (50-60 об/мин) до получения однородной сметанообразной массы. В полученную массу при постоянном перемешивании на более низких оборотах (30-40 об/мин) вводят навеску гексогена массой 0,7 кг малыми порциями. После растворения всех компонентов смесь перемешивают и одновременно с этим провяливают до получения однородной пластичной массы, способной принимать любую форму как разогретый пластилин. Полученную формовочную массу извлекают из смесителя, раскатывают в полотно толщиной 7-9 мм и разрезают на шнуры квадратного сечения. Из шнуров нарезают отрезки длиной 50-60 мм (навески формовочной массы) и раскатыванием придают им округлую форму.

Сборку заряда осуществляют следующим образом (см. фиг.8). Навеску формовочной массы в виде шнура вводят в глухое отверстие шашки, затем в отверстие вводят шток формовочный, приложением силы на хвостовик штока одновременно формуют ПИ и ФЭ, при этом облой формовочной массы удаляют с торца шашки ножом с острым и тонким лезвием. Шток плавно вытаскивают и одновременно с этим вращают вокруг его оси. Заряд провяливают в течение 4-6 часов в помещении. Затем выполняют калибровку гнезда штоком с тонко шлифованными рабочими поверхностями, придавая ему плавные возвратно-поступательные и одновременно с этим вращательное движения внутри гнезда. Калибровку проводят с добавлением в гнездо при необходимости формовочной массы в количестве 5-10 мас.% первоначальной или без добавления массы. Заряд провяливают в течение 4-6 часов в помещении. При необходимости калибровку гнезда ПИ повторяют.

Пример 2 изготовления заряда с формованием фиксирующего элемента между верхними торцами шашки и прессованного промежуточного инициатора.

Шашки со сквозным осевым каналом и глухим отверстием общей массой 1000 кг из образца № 3 ВС (см. таблицу), содержащего 800 кг БРТТ и 200 кг БАП, изготавливают тем же способом, как и в примере 1.

Промежуточные инициаторы прессованные цельные из образца № 11 взрывчатого состава (см. таблицу) общей массой 1 кг, содержащего 0,95 кг смеси гексогена, церезина и стеарина в соотношении соответственно 94:3,6:2,4 мас.% и 0,05 кг БРТТ в виде тонкоизмельченной крошки, изготавливают методом глухого прессования [4] с термостатированием до 90-100°С.

Формовочную массу для фиксирующего элемента из образца № 5 ВС (см. таблицу) массой 1 кг, содержащего 0,999 кг БРТТ и 0,001 кг БАП, изготавливают способом, аналогичным описанному в примере № 1 для формовочной массы из образца № 14. Отличием является лишь то, что в данном случае шнуры (навески формовочной массы) для формования ФЭ нарезаются на отрезки меньшей длины (20-30 мм).

Сборку заряда осуществляют в следующем порядке (см. фиг.6). Прессованный промежуточный инициатор вставляют в глухое отверстие шашки, затем в его гнездо вводят шток формовочный на глубину от одного до трех диаметров гнезда, в кольцеобразное пространство между верхними торцами шашки и ПИ размещают навеску формовочной массы, надавливанием на хвостовик штока формуют ФЭ и удаляют облой ножом. Шток плавно вытаскивают и одновременно с этим вращают вокруг его оси. Заряд провяливают в течение 4-6 часов в помещении. Калибровку канала ФЭ выполняют аналогично калибровке гнезда ПИ (см. Пример 1).

Пример 3 изготовления заряда с формированием тонкой цементирующей прослойки между стенкой, дном глухого отверстия и внешней стенкой, нижним торцом промежуточного инициатора.

Шашки со сквозным осевым каналом общей массой 1000 кг из образца № 2 ВС (см. таблицу), содержащего 700 кг БРТТ и 300 кг БАП, изготавливают также, как и в примерах 1, 2.

Промежуточные инициаторы прессованные цельные из образца № 12 взрывчатого состава (см. таблицу) общей массой 1 кг, содержащего 0,9 кг мелкокристаллического тротила и 0,1 кг БРТТ в виде тонкоизмельченной крошки, изготавливают методом глухого прессования [4] с термостатированием до 70-75°С.

Формовочную массу для фиксирующего элемента из образца № 10 ВС (см. таблицу) массой 1 кг, содержащего 0,999 кг БРТТ и 0,001 кг БВВ ДИНА, изготавливают способом, аналогичным описанному в примере 2 для формовочной массы из образца № 5.

Сборку заряда осуществляют в следующем порядке (см. фиг.7). Навеску формовочной массы помещают в глухое отверстие шашки, затем в отверстие вводят прессованный ПИ 3 вместе с пуансоном 16, при этом стержень пуансона меньшего диаметра предварительно вставляют в гнездо ПИ, а плоский кольцевой уступ головки пуансона упирают в верхний кольцевой торец промежуточного инициатора, приложением силы на головку пуансона формируют тонкий цементирующий слой, продавливая массу через кольцевой зазор между стенкой глухого отверстия шашки, внешней стенкой промежуточного инициатора и головкой пуансона, облой с торца шашки срезают, пуансон плавно вытаскивают из гнезда промежуточного инициатора и одновременно с этим вращают вокруг его оси, дальнейшую сборку заряда с формованием фиксирующего элемента осуществляют способом, описанным в примере 2.

Из данных таблицы следует, что введение в ВС для изготовления шашки БРТТ и БАП (Вариант 1) или введение БРТТ или композиции, содержащей БРТТ и БАП, и БВВ (Вариант 2), а также введение во взрывчатый состав для изготовления промежуточного инициатора БРТТ или композиции, содержащей БРТТ и БАП, и БВВ (Вариант 3) в указанных соотношениях повышают скорость детонации заряда практически во всем интервале содержания компонентов и тем самым увеличивают по сравнению с прототипом энергию взрыва, идущую на генерирование сейсмической волны.

Значения скорости детонации ВС для ПИ на нижнем уровне интервала значений от 6,28 км/с (образец № 11) до 6,35 км/с (образец № 15) на 3,8-4,8% меньше по сравнению с нижним уровнем значения скорости детонации (6,6 км/с) для ПИ прототипа. Такое различие в скоростях детонации ПИ предлагаемого заряда и прототипа не принципиально и несущественно, поскольку, во-первых, у предлагаемого заряда (единичного) масса ПИ не превышает 0,06-0,6% массы шашки, что практически не сказывается на характеристике заряда в целом, во-вторых, основной функцией ПИ являются надежные восприимчивость к действию ЭД и возбуждение режима детонации в шашке после длительного нахождения заряда в обводненных скважинах при гидростатическом давлении до 0,5 МПа и низких температурах.

При содержании во взрывчатом составе БРТТ и БАП соответственно 60 и 40 мас.% (образец № 1), а также при содержании БРТТ или композиции из БРТТ и БАП в соотношении соответственно 70-99,9:0,1-30 мас.% и БВВ соответственно 80 и 20 мас.% (образец № 6) затруднено их получение по баллиститной технологии. В частности при проходном прессовании шашек возникают повышенные давления, свидетельствующие о низкой технологичности образцов. В интервале содержания БРТТ 70-99,9 мас.% (образцы № № 2-5) и в интервале содержания БВВ 0,1-15 мас.% (образцы № № 7-10) образцы состава для изготовления шашки технологичны и перерабатываются по баллиститной технологии.

При содержании во взрывчатом составе для изготовления формованного промежуточного инициатора БРТТ или композиции из БРТТ и БАП в соотношении соответственно 70-99,9:0,1-30 мас.% и БВВ соответственно 5 и 95 мас.% (образец № 11) затруднено его формование из-за низкой пластичности формовочной массы из этого образца.

При содержании во взрывчатом составе для изготовления прессованного промежуточного инициатора БРТТ или композиции из БРТТ и БАП в соотношении соответственно 70-99,9:0,1-30 мас.% и БВВ соответственно 40 и 60 мас.% (образец № 15) затруднено его изготовление методом глухого прессования из-за низкой прессуемости и ростом шашек после прессования.

Лучшие характеристики имеют заряды на основе образцов ВС:

- № № 2-5 для изготовления шашки, включающих БРТТ в количестве 70-99,9 мас.% и БАП в количестве 0,1-30 мас.%, а также № № 7-10 для изготовления шашки, включающих БРТТ или композицию из БРТТ и БАП в соотношении соответственно 70-99,9: 0,1-30 мас.% в количестве 85-99,9 мас.% и БВВ в количестве 0,1-15 мас.%;

- № № 12-15 для изготовления ПИ формованием и № № 11-14 для изготовления ПИ глухим прессованием, включающего БРТТ или композицию из БРТТ и БАЛ в соотношении соответственно 70-99,9:0,1-30 мас.% и БВВ в соотношениях соответственно 10-40:60-90 мас.% и 5-30:70-95 мас.%.

По сравнению с прототипом заряд имеет:

- более высокие значения скорости детонации у шашки на основе образцов взрывчатого состава № № 2-5 и № № 7-10, равные соответственно 6,95-7,28 и 6,9-7,46 км/с;

- более высокие значения скорости детонации у промежуточного инициатора на основе образцов ВС № № 11-15 на верхних уровнях интервала ее значений, равные 7,8-8,38 км/с, и близкие, но ниже на 3,8-4,8%, на нижних уровнях интервала ее значений, равные 6,28-6,35 км/с.

Проведены лабораторные испытания на водоустойчивость образцов заряда для возбуждения сейсмических колебаний на основе образцов ВС № № 2-5, 7-10 и 11-15. Установлено, что все образцы заряда после выдержки не менее 20 суток в автоклаве в водной среде при гидростатическом давлении 0,5 МПа сохраняют детонационную способность при инициировании от штатного ЭД.

Морозоустойчивость вышеуказанных образцов заряда определялась в климатической камере. Термостатирование при температуре минус 50°С и последующее испытание в водной среде выявило их целостность и работоспособность при инициировании от ЭД в этих условиях.

Для проверки эффективности работы предложенного заряда ЗСБ-А были проведены испытания натурных образцов с наружным диаметром шашки 70 мм, диаметром осевого канала 10 мм и массой от 1,5 до 10 кг в обводненных скважинах в условиях крайнего севера. Испытания проводились ЗАО «Полярная геофизическая экспедиция». Случаи выпадения промежуточного инициатора или фиксирующего элемента из зарядов при транспортировке, хранении и заряжании скважин или отказов не зафиксированы.

При определении характеристик опытных образцов заряда для возбуждения сейсмических колебаний ЗСБ-А использовались следующие методики:

- скорость детонации определялась по ОСТ В 84-900-74;

- плотность образцов определялась по ГОСТ 14839.18-69;

- испытание на водоустойчивость образцов заряда осуществлялось в автоклаве, представляющего собой сосуд, заполненный на ~50% объема водой, образцы заряда погружались в воду, сосуд закрывался крышкой, на крышке установлены манометр и штуцер для закачки воздуха компрессором, постоянное давление 0,5±0,05 МПа в автоклаве поддерживалось подкачкой или стравливанием воздуха;

- испытание на морозоустойчивость образцов заряда осуществлялось в климатической камере производства VEB Feutron Greiz тип 3626/11 с полезным объемом 630 дм³ и регулируемым интервалом температур от минус 75 до плюс 100°С.

Для изготовления заряда ЗСБ-А используются:

- баллиститные ракетные твердые топлива (БРТТ) по ОСТ В 84-439-82;

- баллиститные артиллерийские пороха (БАП) по ОСТ В 84-1943-81;

- гексоген по ГОСТ В 20395-74, ТУ 84-08628424-765-2002, ТУ 7276-844-08628424-2006;

- октоген ОСТ В 84-1344-76, ТУ 84-08628424-764-2002, ТУ 7276-841-08628424-2006;

- диэтанолдинитрат (ДИНА) по ТУ 84520-318-81;

- тротил по ГОСТ 4117-78, ГОСТ 25857-83, ТУ 7511809-80-93;

- церезин по ГОСТ 2488-79, озокерит;

- стеариновая кислота по ГОСТ 6484-96;

- парафин по ГОСТ 23683-89, ТУ 38.1011322-90, ТУ 84-08628424-770-2002;

- стеарат цинка по ТУ 181679-69;

- вазелиновое масло по ГОСТ 3164-78;

- ацетон ГОСТ 2768-84.

Преимуществами заявляемого заряда для возбуждения сейсмических колебаний ЗСБ-А по сравнению с прототипом являются более высокие скорость детонации заряда (для шашки 6,90-7,46 км/с, для промежуточного инициатора 6,28-8,38 км/с), плотность заряда (для шашки 1,55-1,67 г/см³, для промежуточного инициатора 1,4-1,7 г/см³), водоустойчивость (не менее 20 суток), морозоустойчивость, сырьевая база.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. ТУ 4314-009-01423814-2001. Заряд сейсмический ЗС70И.

2. ОСТ 84-1367-76. Литые тротиловые заряды.

3. Пороха, ракетные твердые топлива и взрывчатые вещества. В.К.Корсин, В.П.Зеленский, В.М.Орлов и др. - МО, 1992, 202 с.

4. Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ: Учеб. Пособие для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 397 с.: ил.