СРЕДСТВА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВАНИЯ.

Средства воспламенения и взрывания используются для инициирования горения порохов и детонации ВВ. Они являются важнейшим составляющим элементом прострелочно – взрывной аппаратуры и должны отвечать диаметрально противоположным требованиям. С одной стороны все средства воспламенения и врывания должны быть абсолютно безопасными , а с другой - надёжно срабатывать от сравнительно слабого импульса в условиях действия высоких температур и давлений . Воспламенение взрывчатых веществ обеспечивается применением различных электрозапалов, электровоспламенителей и пиропатронов .Детонация зарядов ВВ возбуждается взрывом капсюлей – детонаторов (КД), электродетонаторов ( ЭД) капсюлей- детонаторов накольного действия , а также взрывных патронов. Взрывные патроны всегда содержат электродетонаторы. Передача детонации от детонатора к группе кумулятивных зарядов осуществляется детонирующими шнурами.

Простейший электровоспламенитель представляет собой гильзу . закрытую с одного конца пробкой, через которую пропущено два проводника, соединённые мостиком накаливания , на который в виде капельки нанесён чувствительный к нагреву быстрогорящий порох или пиротехнический состав. При пропускании тока мостик нагревается , капелька воспламеняется и даёт луч огня . Элементы , обеспечивающие поджигание , могут входить непосредственно в состав изделия., как, например . в термостойких электродетонаторах (рис. 4.1, г ).Существуют также капсюли – воспламенители, срабатывающие от удара бойка. Капсюли – детонаторы (рис.4.1, а)- комбинированные заряды инициирующего и 4 и бризантного 5 ВВ, размещённые в гильзе 1. Срабатывают от от луча электовоспламенителя или огнепроводного шнура . Промышленностью выпускаются гремуче – ртутные КДМ в медной оболочке и КД8Б в бумажной оболочке с зарядом о5 г гремучей ртути и 1г гексогена , а также азидные КД8А в алюминиевой оболочке с зарядом 0,15, г азида свинца , 0,1г ТНРС и 1г гексогена. В перфораторах и торпедах, спускаемых на трубах применяются капсюли –детонаторы накольного действия. Схема накольного капсюля ,изображена на рисунке 4.1 , б. В оболочку 5 помещают чашечку 1 с чувствительным к удару и трению составом 2( часто сенсибилизированным). Последний контактирует с инициирующим ВВ 3 , а он в свою очередь – с бризантным 4. При ударе бойка металл оболочки сминается или пробивается и происходит воспламенение чувствительного к трению состава с последующей детонацией инициирующего ВВ.

Электродетонаторы являются простой комбинацией электровоспламенителя с капсюлем – детонатором . Одним из самых надёжных является электродетонатор ЭД8.(рис.4.1. в) В металлическую гильзу 8 с небольшой кумулятивной выемкой помещён заряд бризантного ВВ 7, и на него установлена чашечка 6 с запрессованным инициирующим ВВ 5. При подаче электрического импульса на линию 1 мостик накаливания 3 поджигает капельку пиротехнического состава 4 и его горения вызывает воспламенение инициирующего вещества. Электродетонатор герметизируется пластиковой пробкой 2.

Рис. 4.1 Капсюли-детонаторы и электродетонаторы

Сопротивление мостика 1,5 -3 Ом. Максимальный безопасный ток , не вызывающий срабатывания, для большинства электродетонаторов составляет 0, 18 А. Проверка сопротивления цепи осуществляется только специальными приборами , допущенными Федеральной службой по технологическому надзору и дающими ток в цепь не более 50Ма. Импульс воспламенения - наименьший импульс тока , при котором происходит безотказное воспламенение электродетонатора , для ЭД8 не превышает 2,5мс А² .Инициирующую способность капсюлей проверяют по пробитию свинцовой пластинки толщиной 5 мм. Тротиловый эквивалент ЭД8 равен 1,4 г.Испытания капсюлей проводят в условиях, исключающих поражение окружающих осколками оболочки или кумулятивной струёй. Электродетонаторы не не подлежат разборке. Запрещено брать электродетонатор за провод и тянуть за него.

Широкое применение при ПВР получили темостойстойкие электродетонаторы. Так ТЭД200 и ТЭД250 могут быть использованы при температуре 200 и 250⁰ С. Принципиальная схема термостойкого детонатора изображена на рис.4.1,г. В металлическую гильзу запрессована колодочка 2, через которую пропущены проводники 1, соединённые мостиком накаливания 3, лежащим на поверхности колодочки . В контакте с колодочкой и мостиком запрессован воспламенительный состав 4 , за ними инициирующее ВВ 5 и заряд бризантного ВВ. Для ТЭД165, ТЭД 200 в качестве инициирующего ВВ применяют азид свинца , ТЭД250 - азид серебра.

Взрывные патроны.Из патронов, примняемых в скважинной жидкостинаиболее проста конструкция ВТШ (см.рис.4.2,а ), прочный корпус 1 которого с размещёнными внутри шашкой2 и электродетонатором 3 с герметичным уплотнителем 5,опирающимся на шайбу 4, выдерживает внешнее давление. Патрон и в настоящее время находит применение в торпеде ТШ84.

Патрон взрывной герметичный усиленный ПВГУ4 , изображённый на рис.4.2,б имеет прочный корпус1, шашку ВВ 2, ТЭД3, герметизирующие детали и токоввод.

Для того чтобы избавиться от прочного и толстостенного патрона и повысить эффективность передачи детонации пассивному заряду ( детонирующему шнуру) П.В. Воль

Рис. 4.2 Конструкции взрывных патронов

ницким и Е.А.Левиным был разработан патрон ПВГУ250/1500.Суть этого предложения состояла в том, что донышко патрона толщиной 0,5 мм опиралось на спрессованное термостойкое (до 250 ⁰ С) бризантное вещество, которое упрочняло дно патрона и сам патрон до 150МПа. Благодаря этому патрону удалось провести взрывные работы в самых глубоких скважинах, пробуренных в нашей стране. Сходную по элементам ,но отличную в деталях оформления конструкции имеет взрывной патрон ПВГУ 5. рассчитанный на применение при температурах до 180⁰ С.

Перечисленные выше патроны предназначены для использования непосредственно в скважинной жидкости в условиях действия высокого давления и температуры . Имеется класс патронов которые удобны для применения в малогабаритных перфораторах и их задача - возбуждение взрыва детонирующего шнура На рис.4.2в изображён взрывной патрон ПВГ4, вместе с отрезком детонирующего шнура 4, состоящий из корпуса 1,электродетонатора 2,и пробки с электровводом3. Контакт дна патрона с ДШ обеспечен скобой . в отверстие которой и пропускается шнур. Последняя модификация патрона ПВГ разработана В.И.Павловым.

Отдельная группа патронов используется для возбуждения взрыва детонирующих шнуров в герметичных корпусах перфораторов корпусных (ПК) или корпусных одноразовых (ПКО ).

К таким патронам предъявляются совсем другие требования.. Примером такого патрона может служить взрывной патрон предохранительного действия (ПВПД ).Использование для прострелочных работ корпусных перфораторов и особенно одноразовых не исключает вероятности утечки жидкости при больших давлениях в скважине через их резьбовые соединения. В такой ситуации часть заряда оказавшихся в жидкости сработает фугасно и ударная волна, распространяющаяся в жидкости , деформирует корпус и перфоратор выполнит несанкционированную функцию пакера. Изображённый не рис. 4.2.г. ПВПД состоит из корпуса 4 с окном 2в корпусе размещены электродетонатор1 промежуточный детонато3 и втулка 5 с гнездом под детонирующий шнур 6. Расстояние между электродетонатором и промежуточным детонатором подобраны таким образом что взрыв первого в обычных условиях вызывает надёжное срабатывание только в случае заполнения разрыва воздухом. Заполнение промежутка водой исключает срабатывание промежуточного детонатора и тем самым устраняется возможность подрыва зарядов перфоратора

Огнепроводные шнуры.

Огнепроводные шнуры, представляют собой своеоб­разный «чулок» с зарядом из пороха с фиксированной скоростью горения, чаще 1 см/с. При геофизических работах в скважинах практически не используются. В отличие от огнепроводных, детонирующие шнуры находят широкое применение при работах в глубоких скважинах как средство подрыва группы за­рядов или как самостоятельный линейный заряд со сравнительно небольшой массой ВВ на единицу длины. Применяются они и в сейсморазведке для возбуждения сейсмического сигнала в каче­стве линейных зарядов с небольшой массой ВВ. В табл. 10 при­ведены рабочие параметры некоторых из них.

Наиболее широко известен и используется при прострелочно-взрывных работах детонирующий шнур в водонепроницаемой

Таблица 10. Детонирующие шнуры

Рис.4.3 Схема устройства детонирующих шнуров.

оболочки – ДШВ ¹ , изображенный на рис. 4.3,а. На изделие существует государственный стандарт. В ДШВ заряд размещается в гибких, из хлопчатобумажных нитей, оболочках, покрытых слоем полихлорвинила, не пропускающего влагу. В нем размещено 12,5±1 г/м взрывчатого вещества ТЭНа (1). Выпускается бухтами по 50 и 100 м. Скорость детонации шнура 6,5 -7,5 км/с.км/с. Шнур ДШВ должен сохранять детонационные свойства после выдержки в воде на глубине 0,5—1 м в течение 12—24 ч. Но, как показала практика применения шнура в скважинах, при герметизации его концов он успешно взрывается на глубинах в 2-3 км при температурах до 100˚С. Взрыв шнура ДШВ возбуждается электродетонатором ЭД8. Отказы могут быть при прикреплении ЭД не по направлению движения детонационной волны шнуру, перегибах шнура под острым углом или при наличии взрыва между средством взрывания и шнуром. Дефекты изготовления — утонение и пропуски ВВ заряда — также частая причина отказов. Кроме того, причиной отказа или затухания начавшейся детонации может быть замокание заряда шнура. Последние чаще всего являются следствием повреждения оболочки (прокола в процессе спуска в скважину) кусочками проволоки кабеля, предметами, находящимися в скважинной жидкости, металлом бурильной или обсадной колонны. У параллельных, прилегающих друг к другу на участке в 10 см и более шнуров детонация одного надежно передается другому.

Детонирующий шнур режут острым ножом, положив на деревянную пластину. От бухты отматывают отрезок необходимой длины и еще 10 м, чтобы момент перерезания оставшаяся в бухте часть шнура находилась на расстоянии 10 м от режущего. На участке, расположенном по направлению к бухте,, лают петлю из того же шнура так, чтобы шнур пересекался под углом 90°. таком пересечении шнуров детонация от одной иити к другой не передается: случайно возникший при перерезании детонационный процесс разрушит в точке пересечения, не вызвав детонации, участок пересекаемого шнура, и детонация, дойдя до места пересечения, встретив разрыв, затухнет. Это дополнительная мера безопасности, которой не следует пренебрегать при работах со шнуром. Поскольку, как показывает опыт применения шнура в условиях земной поверх­ности, одной из основных причин затухания его детонации являются утонение и пропуск заряда, то нужно перед употреблением внимательно осматривать используемый отрезок для выявления этих дефектов.

Таблеточные детонирующие шнуры (ДШТ) применяются при прострелочно-взрывных работах в скважинах для возбуждения взрыва зарядов корпусных перфораторов. Конструкция шнура

изображена на рис. 4.3,6. Заряд собирают из шашек прессованного ВВ (1), заключенных в оболочку. Используют гексоген или октоген, могут применяться и другие ВВ, выбором которых и определяется в первую очередь температура применения шнура. Масса ВВ 20 г/м. ДШТ применяют в воздушной среде.

Имеющие аналогичную конструкцию детонирующие шнуры
таблеточные термостойкие ДШТТ, рассчитанные на использование в контакте со скважинной жидкостью, несут навеску BB достигающую 80г на метр длины заряда. Это позволяет обеспечить более высокое инициирующее действие шнура.

Детонирующий шнур усиленный ДШУЗЗ содержит 33 г/м гексогена. Применяется при температурах до 100°С и давлении до 50 МПа. Рекомендуется использовать одним отрезком. Применяется в бескорпусных перфораторах для возбуждения взрыва кумулятивных зарядов.

Диаметры многих детонирующих шнуров, используемых геофизиками, превышают 6-10 мм, что создает известные трудности] при конструировании малогабаритной прострелочно-взрывной аппаратуры, в частности спускаемой через насосно-компрессорные трубы. Срок их хранения 5 лет. Разрабатываемые детонирующие шнуры, прежде чем поступят на производство, проверяются на восприимчивость к передаче детонации, эластичность и полноту детонации. Испытания проводятся как на земной поверхности, так и в сосудах высокого давления в условиях, аналогичных скважинным.

Для надежного возбуждения ВВ, слабочувствительного к импульсу капсюля-детонатора или детонирующего шнура, применяют шашки-детонаторы, являющиеся промежуточными детонаторами, усиливающими инициирующий импульс изделий. В зависимости от назначения изготавливаются отдельными шашками разной конфигурации либо как элемент заряда. Пример последнего (рис. 29) - шашка прессованного тротила (1) с отверстием под электродетонатор (2) в литом тротиловом заряде (3), используе­мом при сейсмической разведке.

.

Заряды из взрывчатых веществ, как правило, изготавлива­ются в заводских условиях. Придание нужной формы чаще осуществляется прессованием и литьем, реже засыпкой или патронированием. Большое значение при этом имеет прессуемость ВВ. Для повышения прессуемости в состав ВВ вводят добавки — пластификаторы, которые одновременно могут служить флегматизаторами. Удельное давление прессования, обычно равное 120-160 МПа, позволяет получать плотность заряда 1,5-1,65 г/см³, в зависимости от свойств вещества. У кумулятивных зарядов, где качество прессования имеет решающее значение, качество изделия проверяют отстрелом на мишени. Заливкой в оболочки снаряжают заряды торпед больших диаметров, а также порохо­вые заряды к некоторым видам оборудования, применяемым в ге­офизике.

Все изделия из ВВ, используемые в геофизике, имеют сроки хранения от двух до пяти лет, в течение которых гарантируется их работоспособность. Продление срока хранения должно быть подтверждено проверкой состояния изделия, выполняемой в уста­новленном порядке по разработанным для этого методикам.

Ограничения обычно связаны со сроками использования вспо­могательных материалов, резин, клеев и др. Сами ВВ, особенно термостойкие, могут храниться значительно дольше, не изменяя заметно свойств.

Типы перфораторов