一種復合含能材料及其制備應用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于化工技術領域，具體涉及一種復合含能材料及其制備應用方法。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)上，在水中產(chǎn)生沖擊波的方式有化學能釋放和機械能利用兩種。以化學爆炸，爆燃產(chǎn)生沖擊波的方式中，為了降低起爆能量，無論是采取雷電管還是火雷管，需要提高炸藥和火藥的敏感性，但同時增大了炸藥，火藥的危險，給生產(chǎn)安全和社會穩(wěn)定帶來了很大的危害，所以各種高含能的炸藥，火藥受到嚴格的管制。以高分子有機化合物為主的各種炸藥，火藥同時還是有毒物質，對環(huán)境產(chǎn)生污染。在地質勘探中，所謂人工震源實際是以機械能在地面產(chǎn)生沖擊波，通過地表的曼波層耦合到關心的地層，效率低下，分辨率差。

【發(fā)明內容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種復合含能材料及其制備應用方法，在高溫，摩擦，沖擊振動情況下不會發(fā)生化學反應，具備安全度高、耐高壓的特點。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種復合含能材料，其特征在于，按質量比包括以下組成:
高氯酸:15-40%,
鋁粉:10-30%，
硝酸銨:20-60%，
粘合劑:5-8%。
[0005]所述的粘合劑采用改性丙烯酸酯。
[0006]—種復合含能材料的制備應用方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)復合含能材料為圓柱狀，根據(jù)作業(yè)要求，直徑12至20mm,長度60至100mm，密度1.3至
1.7；
2)復合含能材料中心有一根直徑0.18至0.35的耐高頻金屬絲，長度大于圓柱體長度約
6mm；
3)按步驟2選擇金屬絲后，在金屬絲外層，將制成步驟I所需原物料按比例混合后，裝入模具壓制成步驟I形狀，包裹制成一定尺寸，耐水、油或混合液體，有一定機械強度，可在30Mpa壓力下不損壞，性質穩(wěn)定。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
將高功率脈沖技術與含能混合物的引爆技術相復合，提高了含能混合物的安全性和可控性以及環(huán)保性。為地質勘探提供安全，環(huán)保性震源彈，為油氣儲層改造提供一種安全，環(huán)保的脈沖改造技術，為特種環(huán)境中的有限爆破提供一種安全，可控，環(huán)保的爆破彈等。
【附圖說明】
[0008]圖1為本方法應用于油氣井中的結構示意圖。
[0009]圖2為本方法基于電熱復合電脈沖技術的環(huán)保型震源裝置示意圖。
[0010]圖3為實施例4實驗裝置圖。
[0011]圖4為實施例5實驗裝置圖。
[0012]圖5為實施例4沖擊波形曲線圖。
[0013]圖6為實施例5沖擊波形曲線圖。
【具體實施方式】
[0014]以下結合實施例對本發(fā)明進一步敘述。
[0015]實施例1
一種復合含能材料，按質量比包括以下組成:
15%的高氯酸，30%的鋁粉，60%的硝酸銨，8%的粘合劑。
[0016]實施例2
一種復合含能材料，按質量比包括以下組成:
40%的高氯酸，10%的鋁粉，20%的硝酸銨，5%的粘合劑。
[0017]實施例3
一種復合含能材料，按質量比包括以下組成:
25%的高氯酸，20%的鋁粉，50%的硝酸銨，5%的粘合劑。
[0018]一種復合含能材料的應用如下:
如圖1所示，一種井下由高壓脈沖放電等離子體驅動含能材料釋放能量產(chǎn)生沖擊波的方法，是應用于油氣井中的電熱復合電脈沖裝置，高壓直流電源2與同軸型儲能脈沖電容器
4、隔離切換開關5以及復合在金屬絲6上的含能混合物7集成一個同軸型整體，內導體是高壓電極，外殼為地電極。由下井電纜2與地面電源控制柜I相連接，并放置到井下儲層位置。
[0019]實施方式是:
工作人員在地面啟動電源控制柜I，通過下井電纜2為高壓直流電源3供電，高壓直流電源3為儲能脈沖電容器4充電。隔離控制開關5—端與脈沖電容器的高壓端相接，一段與金屬絲的一端相接。充電期間，隔離切換開關切斷脈沖電容器與金屬絲及含能混合物的電接觸。金屬絲6的另一端與裝置底部的外殼相接。當脈沖電容器4充電結束后，隔離切換開關5迅速將脈沖電容器4的高壓端切換到金屬絲的一端，使得脈沖電容器的高壓端直接通過金屬絲對地短路。強大的短路放電電流迅速以焦耳加熱的方式加熱金屬絲，使其升溫、融化、汽化、電離，將脈沖電容器中儲存的電能轉換為熱能、光能和沖擊波。金屬絲轉換的各種能量幾乎全部作用到裹覆在其周圍的含能混合物上，引燃含能混合物快速釋放能量傳輸強大沖擊波。
[0020]如圖2所示，一種井下由高壓脈沖放電等離子體驅動含能材料釋放能量產(chǎn)生沖擊波的方法，是基于電熱復合電脈沖技術的環(huán)保型震源裝置，裝置由控制柜1、高壓直流電源
2、脈沖電容器3、隔離切換開關4、觸發(fā)器5、高壓同軸電纜6、金屬絲7和含能混合物8組成。
[0021]實施方式是；
控制柜I為高壓直流電源2提供初級電源，高壓直流電源為脈沖電容器充電。脈沖電容器的高壓端與高壓直流電源的輸出端以及隔離切換開關的一端連接。充電期間，隔離切換開關4斷開脈沖電容3與輸出尚壓同軸電纜6間的連接。尚壓同軸電纜6連接隔尚切換開關
(4)的一端與金屬絲7，金屬絲7—段與高壓同軸電纜6相接，一端直接接地。當脈沖電容器3充電結束后，觸發(fā)器6指令隔離切換開關(4)導通，脈沖電容器3通過高壓直流電纜6以及金屬絲7對地短路放電。
[0022]以下已實施例3為實驗基礎，電爆震和含能電極發(fā)生器沖擊波能量對比實驗:
I)計算總裝藥量、按比例配置原料。
[0023]2)組合模具并在型腔內涂脫模劑在型腔的一端裝入一個有Φ2.5mm的外徑與模具相配的端頭，Φ 2.5mm孔內裝一根Φ 2.5mm空管高于模具的毛細管，管內置金屬絲，稱量藥品并裝入模具型腔壓實然后在口端裝入另一個端頭，抽取毛細管，將裝好材料的模具放置在壓力機兩平板之間，要求放在平板壓力中心位置。
[0024]啟動液壓機加壓，要控制加壓速度100mm/S待壓力表顯示最大壓力，溢流閥開啟時，待機保壓，靜置10?15分鐘，啟動壓力機降下平板，取出模具，小心取出成型的含能體，放置于硅膠干燥劑的容器中24小時，修整外形，測量幾何尺寸，稱重，外觀檢查，無斷裂，破損、斷絲等缺陷，噴涂防油防水層，抽檢3%。施爆測試沖擊波到符合要求。
[0025]實施例4 電爆震實驗裝置；
電爆震實驗裝置由以下環(huán)節(jié)組成(如圖3所示)，I水池，2電爆震空氣氣隙，3電爆震，4高壓連線，5高壓電源，6傳感器，7傳感器屏蔽線，8信號變換器，9示波器。
[0026]電爆震實驗方法；
電爆震3放在水箱I的中間，將傳感器6放在和電爆震氣隙2水平高度一致、距電爆震氣隙2有一定距離的地方，電爆震3通過高壓導線4連接到高壓電源5上，當高壓電源5給電爆震3供電工作時，電爆震氣隙2產(chǎn)生沖擊波，傳感器6拾取爆炸的沖擊波信號，經(jīng)過傳感器屏蔽線7，將沖擊波信號送到信號變換器8里，經(jīng)過信號變換器8處理后的信號傳送給示波器9，在示波器9里觀察波形并記錄波形，最后分析波形的狀態(tài)。圖(5)是電爆震產(chǎn)生的波形圖實施例5
含能電極沖擊波發(fā)生器實驗裝置；
含能電極沖擊波發(fā)生器實驗裝置由以下環(huán)節(jié)組成(如圖4所示)，1水池，2含能電極，3含能電極沖擊波發(fā)生器，4高壓連線，5高壓電源，6傳感器，7傳感器屏蔽線，8信號變換器，9示波器。
[0027]含能電極沖擊波發(fā)生器實驗方法；
含能電極沖擊波發(fā)生器3放在水箱I的中間，將傳感器6放在和含能電極2水平高度一致、距含能電極2有一定距離的地方，電爆震3通過高壓導線4連接到高壓電源5上，當高壓電源5給含能電極沖擊波發(fā)生器3供電工作時，含能電極2產(chǎn)生爆炸沖擊波，傳感器6拾取爆炸的沖擊波信號，經(jīng)過傳感器屏蔽線7，將沖擊波信號送到信號變換器8里，經(jīng)過信號變換器8處理后的信號傳送給示波器9，在示波器9里觀察波形并記錄波形，最后分析波形的狀態(tài)。圖
(6)是含能電極沖擊波發(fā)生器的含能電極爆炸產(chǎn)生的波形圖.兩個實驗圖形比較我們可以發(fā)現(xiàn)，在爆炸的起始和終了產(chǎn)生的脈沖波波形圖中，脈沖高度和后期的脈寬、振幅、振幅時間長度，含能電極都要比電爆震氣隙產(chǎn)生的沖擊波圖形中的脈寬、振幅、振幅時間長度都要大。這就說明含能電極要比電爆震氣隙產(chǎn)生的能量大，并且持續(xù)時間長。所以在工作中產(chǎn)生的效果好。
【主權項】
1.一種復合含能材料，其特征在于，按質量比包括以下組成: 高氯酸:15-40%, 鋁粉:10-30%， 硝酸銨:20-60%， 粘合劑:5-8%。2.根據(jù)權利要求1所述的一種復合含能材料，其特征在于，所述的粘合劑采用改性丙烯酉交酷O3.一種復合含能材料的制備應用方法，其特征在于，包括以下步驟: 。1)復合含能材料為圓柱狀，根據(jù)作業(yè)要求，直徑12至20mm,長度60至100mm，密度1.3至1.7； 。 2)復合含能材料中心有一根直徑0.18至0.35的耐高頻金屬絲，長度大于圓柱體長度約6mm； 。3)按步驟2選擇金屬絲后，在金屬絲外層，將制成步驟I所需原物料按比例混合后，裝入模具壓制成步驟I形狀，包裹制成一定尺寸，耐水、油或混合液體，有一定機械強度，可在30Mpa壓力下不損壞，性質穩(wěn)定。
【專利摘要】一種復合含能材料，按質量比包括以下組成：高氯酸：15?40%,鋁粉:10?30%，硝酸銨：20?60%，粘合劑：5?8%，選擇金屬絲后，在金屬絲外層，將原物料按比例混合后，裝入模具壓制成形，包裹制成一定尺寸，耐水、油或混合液體，有一定機械強度，可在30Mpa壓力下不損壞，性質穩(wěn)定，為地質勘探提供安全，環(huán)保性震源彈，為油氣儲層改造提供一種安全，環(huán)保的脈沖改造技術，為特種環(huán)境中的有限爆破提供一種安全，可控，環(huán)保的爆破彈等。
【IPC分類】E21B36/04, C06B21/00, E21B28/00, C06B33/14
【公開號】CN105712810
【申請?zhí)枴緾N201610075812
【發(fā)明人】呂國民, 湯國華, 馮彥飛, 呂曉琳, 劉美娟
【申請人】西安貫通能源科技有限公司