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高能气体压裂液体火药理论配方优选设计_王安仕.pdf

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高能气体压裂液体火药理论配方优选设计 王安仕刘发喜 西安石油学院高能气体压裂技术中心西安· 摘要本文从理论的角度,对高能气体压裂用液体火药的组分,氧化剂与燃烧剂以及水的比 、、 例进行理论计葬,应用内能法对氧化剂燃烧剂及配方进行计早筛选,讨论了水含量对液体火药能 ,, 量的影响指出水含量以为宜从而优选出了合理的液体火药配方 主题词高能气体压裂,液体火药,配方,设计 中国图书资料分类号 作者简介王安仕,副研究员,男,!年生!年毕业于北京理工大学化工系,现任本院 高能气体压裂技术中心主任,从事高能气体压裂研究工作曾获国防工委、兵器工业部技术进步 ,,, 一等奖项二等奖项发表论文篇集体取得专利项 、 己性旨的 ‘二〕氧化剂燃烧剂及其配比优选 以往高能气体压裂用药普遍采用的是固体火药,在研究和设计火药配方时,为了比较不同配方的 就国内外使用情况来讲,它有较多的优点,但其最大的能量和性能,就得知道不同配方的能量示性数这些 、 缺点在于总的燃烧时间短,即压裂作用时间短处理规数据如果完全依靠实验测得,不仅有些数据如爆温 模小,且费用较高而当前高能气体压裂技术的关键一般难以测定,而且费时也不经济,因此要求通过理 问题就是如何扩大处理规模,提高压裂效果和降低成论计算,得出已知配方的能量示性数火药能量示性 ,、 本为此笔者等对液体火药用于油气井压裂技术进数的计算方法有基本法内能法和简化法,这种方法 , 行了研究并于年月在吉林油田前孤区新的原理基本相似,只是对某些参数的处理方法不同,因 预探井中进行的首次工艺性试验获得成功而导致其计算结果的精确度不同最精确的是内能 , 液体火药用于油气井高能气体压裂技术与以往法,本文即采用此法计算 、、、、、、 的固体火药相比具有用药量大能量高产气量大作内能法计算的基本原理,是对组成的 、、 用时长理压显以及,, 间处规模大裂效果著成本低等显火药一千克元素组成为通常满足 ·,, 著优点的条件现在把。。下火药燃 、粤 液体火药高能气体压裂集压力脉冲机械压裂和‘ 热气化学作用于一体因此,液体火药的研制成功将烧变成燃烧产物的过程看成这样两个过程的结果首 、、、, 极大地推动我国高能气体压裂技术向高深领域发展先火药分解成单质然后再由这些单质 的原子结合成燃烧产物根据火药的成份计算一千克 , 本文主要针对液体火药的不同组分及其不同的比火药的实验式按水煤气反应平衡常数及质量平衡计 例对液体火药能量示性数的影响,从理论的角度进行算燃烧产物的成份和按盖斯定律计算爆热根据各种 配方计算,从而优选出适用于油气井高能压裂技术的燃气的热容来计算爆温和根据干克火药产生的气体在 、, 合理理论配方,为地面模拟实验液体火药性能测试及标准状态下产生的体积计算火药的比容再根据计算 油田应用性试验研究提供理论依据出的爆热和比容算出火药力 ·· 西安石油学院学报年月第卷第期’ ,, 剂比例的增大而减小但均不小于比固体 和的 氧化剂燃烧剂优选 双基火药比容小于,都大因此选用甘油 氧化剂和燃烧剂选择的原则是在溶剂水中和尿素作为燃烧剂都可以但从经济的角度来考虑, 的溶解度大能量高对温度及压力撞击等不敏用尿素可降低液体火药的成本 感成本低 、 对不同的氧化剂燃烧剂及其不同的配比,采用内 , 能法进行了上百个配方的计算根据能量特征要求高 的原则,所选出的氧化剂为过氯酸按和硝酸钱燃化 、 剂为二乙二醇甘油和尿素考虑到在溶剂水中的 、、 溶解度对压力撞击及温度的敏感性成本及分解温度洲工切。、 劲五污 等,笔者认为氧化剂用硝酸按,然烧剂用甘油或尿素 较为理想 氧化剂与燃烧剂的合理配比 氧化剂与燃烧剂的比例合理与否,是关系到能否 保证液体火药充分燃烧的问题氧化剂与嫩烧剂的比 例选择的合适,液体火药就可以充分燃烧,且燃烧性能 也好,放出的热量及火药力都大氧化剂姚烧剂 为了从理论上解决这一问题,我们采用内能法,在 ,,图氧化剂与燃烧剂比例对比容的影响 含水量一定的条件下用硝酸钱作为氧化剂甘油和尿 、