Способ разрушения металла в скважине — SU 1319658 (original) (raw)
Формула
Способ разрушения металла в скважине, включающий его нагрев воздействием смеси окислительного и горючего и последующее воздействие на разрушаемый металл окислителем, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса разрушения за счет упрощения его технологии и ускорения процесса, приготовление смеси производят непосредственно перед подачей ее на металл, причем в качестве последней используют саморазогревающуюся смесь жидких окислителя и горючего с положительным кислородным балансом, при этом в качестве окислителя используют четырехокись азота, концентрированную азотную кислоту или их смеси, а в качестве горючего жирные или ароматические амины или ненасыщенные соединения жирного ряда.
Описание
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для ликвидации аварий в глубоких скважинах, а именно для разрушения и уничтожения металла в скважине, резки прихваченных труб и в других случаях.
Целью является повышение эффективности процесса разрушения за счет упрощения технологии и ускорения процесса.
На чертеже показана схема аппарата для реализации способа.
Способ разрушения металла в скважине осуществляется следующим образом. В скважину к разрушаемому объекту 1 спускают аппарат, содержащий в раздельных резервуарах 2 и 3 окислитель 4 и горючее 5. В качестве окислителя могут быть использованы концентрированная азотная кислота или четырехокись азота, или их смесь, а в качестве горючего ароматические амины (например, ксилидин, анилин), жирные амины (диэтиламин), ненасыщенные соединения жирного ряда (дивинилацетилен).
Резервуары связаны с головкой 6 аппарата трубопроводами 7 и 8 и снабжены поршнями 9, площади которых относятся также, как объемы окислителя и горючего, и которые приходят в движение по сигналу с дневной поверхности, например, путем вскрытия надпоршневой полости 10 и попадания в него окружающей жидкости, находящейся под гидростатическим давлением. В головке 6 выполнены наклоненные друг к другу каналы 11, через которые горючее и окислитель смешивают перед попаданием на разрушаемый объект 1. Пружина 12 позволяет создать давление внутри баллонов, превышающее внешнее.
Окислитель и горючее следует брать в таком соотношении, чтобы их смесь имела положительный кислородный баланс (например, при использовании анилина и четырехокиси азота следует брать анилина меньше 20 мас. ч. а четырехокиси азота больше 80 мас.ч.). В результате реакции за счет выделившегося тепла происходит разогрев смеси и разрушаемого (расплавляемого) объекта и включение его в реакцию. При реализации способа с использованием в качестве горючего анилина, а в качестве окислителя четырехокиси азота, азотной кислоты, смеси азотной кислоты и четырехокиси азота соотношение 10 мас.ч. горючего, 90 мас.ч. окислителя.
Выделившееся тепло разогреет разрушаемый металлический объект и начнется реакция окисления металла (например, железа) атомарным кислородом, получаемым в процессе реакции
13,66Fe+20,50 _ 
6,83Fe2O3+1355 ккал
В результате этой реакции происходит дополнительный разогрев объекта из железа и в дальнейшем реакция пойдет без подачи горючего за счет кислорода окислителя, подаваемого на разогретый металл.
Тепловой эффект сгорания железа при взаимодействии с четырехокисью азота определится из служащего соотношения:
2,66Fe+N2O3_ 1,33Fe2O3+2N+258,8 ккал
Или в пересчете на 1 кг окислителя выделится 2902 ккал. При этом сгорит 1,6 кг железа.
Считая, что тепло расходуется на нагрев и плавление дополнительной порции металла, получаем, что при этом дополнительно расплавится 12 кг железа на 1 кг окислителя.
Таким образом, за счет реакции с одним килограммом окислителя сгорит и расплавится за счет выделяющегося при горении тепла 13,6 кг железа. Принимая КПД 25% получим, что на 1 кг окислителя (N2O4) будет расплавлено 3,4 кг железа.
В случае использования в качестве окислителя азотной кислоты HNO3 массовое соотношение горючее окислитель 1:9
C6H5NH2+13HNO3_ 6CO2+lOH2O+7N2+17 O+Q ккал
11,32Fe+17 O _ 5,66Fe2O3+1123 ккал
Так же и в предыдущем случае, произойдет разогрев металлического объекта и дальнейшая реакция пойдет без участия жидкого горючего
3,32Fe+2HNO3_ 1,66Fe2O3+H2O+Q ккал
Выделившееся при горении железа тепло расплавляет металл.
В случае использования в качестве окислителя смеси азотной кислоты и двуокиси азота реакция пойдет следующим образом:
В дальнейшем весь процесс идет аналогично описанному выше.
При реализации предложенного способа с использованием других комбинаций под окислитель горючее из числа названных выше происходят те же физико-химические явления, что и при использовании в качестве горючего анилина, которые приводят к такому же результату разрушению металлического объекта. Различия заключаются только в конкретных химических реакциях.
Примеры реакции химического взаимодействия различных мер окислитель - горючее, приводящие к выделению большого количества тепла, которое вызывает расплавление объекта и способствует его выгоранию при подаче одного окислителя.
1. Горючее ксилидин, окислитель четырехокись азота.
2. Горючее ксилидин, окислитель азотная кислота
3. Горючее диэтиламин, окислитель смесь азотной кислоты и четырехокиси азота
4. Горючее дивинилацетилен, окислитель смесь азотной кислоты и четырехокиси азота
C6H6+4HNO3+4N2O4_ 6CO2+5H2O+7N2+110+Q ккал
5. Горючее дивиналацетилен, окислитель азотная кислота
C6H6+12HNO3_ 6CO2+9H2O+6N2+150+Q ккал
Выделившееся тепло разогреет разрушаемый металлический объект и начнется реакция окисления металла атомарным кислородом, выделенным в процессе реакции. Далее весь процесс пойдет так, как описано в примере реализации способа с использованием анилина и четырехокиси азота.
Рассмотрим разрушение оставшегося на забое трехшарошечного долота диаметром 216 мм, масса которого составляет около 40 кг. Заметим, что во многих случаях не требуется полного уничтожения долота, а достаточно его разделения на части, которые можно извлечь или вдавить в стенки скважины.
Используем для разрушения металла в качестве окислителя четырехокись азота. В скважину спускается 0,5 кг анилина и 14 кг четырехокись азота. Сначала подается на долото окислитель и горючее. Происходит разогрев в зоне реакции участка долота и его частичное плавление. Затем на долото подается чистый окислитель и за счет окисления металла долота выделяется тепло, которое его расплавляет. При КПД 25% на расплавление 40 кг долота потребуется 12-14 кг четырехокиси азота.
Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для ликвидации аварий в глубоких скважинах. Цель - повышение эффективности процесса разрушения за счет упрощения его технологии и ускорения процесса. В скважину к разрушаемому объекту 1 спускают аппарат, содержащий в радиальных резервуарах 2 и 3 окислитель 4 и горючее 5. В качестве окислителя 4 используют концентрированную азотную кислоту или четырехокись азота, или их смесь. В качестве горючего используют автоматические амины (ксилидин, анилин), жирные амины (диэтиламин), ненасыщенные соединения жирного ряда (дивинилацетилен). Окислитель 4 и горючее 5 смешивают непосредственно перед попаданием на объект 1. Соотношение этих двух компонентов следует брать так, чтобы их смесь имела положительный кислородный баланс. В результате реакции за счет выделившегося тепла происходит разогрев смеси и разрушаемого (расплавляемого) объекта 1. Начинается реакция окисления металла атомарным кислородом. В дальнейшем реакция идет без подачи горючего за счет кислорода окислителя 4, подаваемого на разогретый металл. 1 ил.
Рисунки
Заявка
3654271/03, 26.08.1983
Всесоюзный научно-исследовательский и проектно конструкторский институт по взрывным методам геофизической разведки
Ловля С. А, Левин Е. А, Печенин В. С, Афанасьев В. А, Чихладзе Н. С
МПК / Метки
МПК: E21B 29/02
Метки: металла, разрушения, скважине
Опубликовано: 27.11.1996