Microsoft Word 6755 doc Trung t©m Khoa häc kü thuËt c«ng nghÖ qu©n sù ViÖn thuèc phãng thuèc næ ®Ò tµi cÊp nhµ n−íc m sè ®t®l – 2004/08 b¸o c¸o TæNG KÕT ®Ò tµi Tªn ®Ò tµi Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ thö s[.]
Trung tâm Khoa học kỹ thuật công nghệ quân ViƯn thc phãng thc nỉ -đề tài cấp nhà nớc mà số: đtđl 2004/08 báo cáo TổNG KếT đề tài Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế thử súng, dây nổ đạn bắn vỉa phục vụ khai thác dầu khí Chủ nhiệm đề tài Đại tá-PGS-TS Nguyễn Công Hoè 6755 12/3/2007 Hà nội - 2006 đề tài cấp nhà nớc m số: đtđl 2004/08 báo cáo khoa học đề tài Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế thử súng, dây nổ đạn bắn vỉa phục vụ khai thác dầu khí Cấp quản lý đề tài: Nhà nớc Mà số: ĐTĐL 2004/08 Ngày đăng ký: 10/9/2003 Cơ quan chủ quản: Bộ Quốc phòng Cơ quan chủ trì: Viện Thuốc phóng Thuốc nổ/Trung tâm KHKT&CNQS Chủ nhiệm đề tài: Đại tá-PGS_TS Nguyễn Công Hoè-Viện TPTN Những ngời thực phối hợp chính: -Thợng tá-Kỹ s:Lê Văn Tân Viện Thuốc phóng Thuốc nổ -Đại tá-Tiến sỹ:Phạm Văn Cơng - Viện Thuốc phóng Thuốc nổ -Đại tá-Tiến sỹ:Nguyễn Nh Chơng - ViƯn Thc phãng Thc nỉ -Trung t¸-Kü s−:Ngun Quang Huy - Viện Thuốc phóng Thuốc nổ -Đại tá-Tiến sỹ:Đỗ Xu©n Tung - ViƯn Thc phãng Thc nỉ -Kü s− Lê Việt Dũng Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội -Kỹ s Trần Cao Thắng Nhà máy Z121/Tổng cục CNQP Kinh phí đợc cấp: 2.000 triệu đồng Thời gian thực hiện: Từ tháng 01/2004 đến tháng 12/2005 Ngày tháng năm 200 Ngày tháng năm 200 Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài Ngày tháng năm 200 Cơ quan chủ quản Mục lục Trang Đặt vấn đề Chơng I Tổng quan 1.1 Bắn nổ giếng khoan dầu khí 1.1.1 - Khái niệm phơng pháp bắn nổ giếng khoan dầu khí 1.1.2 - Cấu tạo đặc điểm thiết bị bắn nổ mìn 11 1.1.2.1- Súng 12 1.1.2.2- Đạn bắn vỉa 15 1.1.2.3- Dây nổ 20 1.1.2.4- Kíp nổ 21 1.2- Khảo sát yếu tố ảnh hởng đến chiều dài dòng xuyên 23 1.2.1- Quá trình hình thành dòng xuyên 23 1.2.2- Tác dụng dòng xuyên vào vật cản 26 1.2.3- Các yếu tố ảnh hởng đến độ xuyên sâu đạn lõm 31 1.3- Khảo sát sở công nghƯ chÕ t¹o phƠu tõ bét kim lo¹i 34 1.3.1- C¬ së lý thut lun kim bét 34 1.3.1.1- TÝnh chất hạt bột kim loại phơng pháp đánh giá tính chất hạt bột kim loại 35 1.3.1.2- Tính chất bột kim loại riêng lẻ 35 1.3.1.3- ép nguội tạo hình chi tiết từ kim loại bột 37 a- Mối quan hệ lực ép mật độ vật ép 37 b- Gi·n në thĨ tÝch cđa mÉu t−¬i sau Ðp 38 1.3.2- ảnh hởng nhiệt độ thời gian thiêu kết 39 1.4- Cơ sở lý thuyết yếu tố ảnh hởng đến tính cơ, lý, hoá, nhạy nổ khả gia công nép ép thuốc nổ 40 1.4.1- Độ nhạy nổ giảm nhạy nỉ cđa thc nỉ 40 1.4.2- C¬ s¬ lý thut mối quan hệ độ xuyên, tỷ trọng, thành phần 43 Chơng II- Phơng pháp nghiên cứu 46 2.1- Phơng pháp nghiên cứu đạn bắn vỉa 46 2.2- Phơng pháp nghiên cứu hình dạng, kích thớc, kết cấu, thành phần hoá học chi tiết đạn bắn vỉa, súng dây nổ phơng pháp đánh giá sản phẩm 46 2.3- Phơng pháp đánh giá khả xuyên đạn bắn vỉa bia thép 47 2.4- Phơng pháp đánh giá khả xuyên đạn bắn vỉa bia bê tông 48 2.5- Thiết bị, dụng cụ, hoá chất sử dụng nghiên cứu chế thử 49 Chơng III- Kết nghiên cứu biện luận 51 3.1- Nghiên cứu thiết kế chế tạo đạn bắn vỉa 3.3/8 51 3.1.1- Nghiên cứu vật liệu nhồi 51 3.1.1.1- Lựa chọn thuốc nổ đơn chÊt 51 3.1.1.2- Lùa chän chÊt phô gia 55 a- Phụ gia chống tĩnh điện 57 b- Phụ gia giảm nhạy tăng khả chịu nén ép 58 3.1.1.3-ảnh hởng hàm lợng phụ gia 58 3.1.1.4- Nghiên cứu ảnh hởng số yếu tố công nghệ lên tỷ trọng 62 thông số kỹ thuật đạn bắn vỉa a- Nghiên cứu ảnh hởng cỡ hạt thuốc nổ HMX đến mật độ rắc thuốc nổ 62 b- Nghiên cứu ảnh hởng áp suất ép lên tỷ trọng 64 c- Nghiên cứu ảnh hởng thời gian lu áp 64 d- Nghiên cứu công nghệ đa phụ gia grafit vào thuốc nổ HMX 65 e- Nghiên cứu đa phụ gia silicon chất đóng rắn vào thuốc nổ HMX 66 f- Nghiên cứu công nghệ tạo hạt thuốc nổ HMX 67 3.1.1.5- Tiến trình công nghệ chế tạo thuốc nổ cho đạn bắn vỉa 69 3.1.2- Nghiên cứu thiết kế chế tạo vỏ đạn 70 3.1.3- Nghiên cứu thiết kế chế tạo phễu kim loại cho đạn bắn vỉa 73 3.1.3.1- Lựa chọn thành phần bột kim loại chế tạo phễu 75 3.1.3.2- Nghiên cứu công nghệ chế tạo phễu hỗn hợp bột kim loại 76 a- Nghiên cứu chế tạo bột kim lo¹i 78 b- Trén bét kim lo¹i 80 c- Ðp nguội tạo hình phễu từ bột kim loại 81 d- Công đoạn thiêu kết phễu cho đạn bắn vỉa 84 3.1.3.3- Kết đánh giá tổng hợp chất lợng phễu hỗn hợp bột kim loại 85 đến độ xuyên đạn bắn vỉa 3.1.4- Nghiên cứu xây dựng qui trình công nghệ nhồi nạp thuốc nổ cho đạn 88 bắn vỉa a- Nghiên cứu chế tạo khuôn ép thuốc nổ 88 b- Nghiên cứu chế tạo dụng cụ tháo đạn 88 c- Nghiên cứu công nghệ ép dán phễu đồng cho đạn bắn vỉa 89 3.1.5- Lựa chọn qui trình công nghệ chế tạo đạn bắn vỉa 89 3.1.6- Kết thử nghiệm bắn tổng hợp đạn bắn vỉa phòng thí nghiệm 93 Viện Thuốc phóng Thuốc nổ giàn khoan khai thác dầu khí Vietsovpetro 99 Kết luận cho đạn bắn vỉa 3.2 Nghiên cứu, thiết kế, chế thử súng bắn vỉa 3.3/8 100 3.2.1 Yêu cầu kỹ thuật sóng b¾n vØa 100 3.2.2 Lùa chän vỊ vËt liƯu chế tạo súng bắn vỉa 102 3.2.3 Giải toán xác định khả chịu áp lực súng bắn vỉa 108 3.2.3.1 Giải toán thiết kế súng bắn vỉa 3.3/8 3m 6m 109 3.2.3.2 Giải toán thiết kế súng bắn vỉa 4.1/2 3m 6m 112 3.2.4 Chọn phơng án bịt kín súng 114 3.2.5 Kết chế tạo thử nghiệm súng bắn vỉa 115 Kết luận cho súng bắn vỉa 117 3.3 Nghiên cứu, thiết kế, chế thử dây nổ chịu nhiệt 118 3.3.1 Khảo sát kết cấu số thông số dây nỉ cđa mét sè h·ng n−íc 118 ngoµi 3.3.2 Lùa chọn thuốc nổ, công nghệ tạo hạt chọn cỡ hạt để phối trộn 121 3.3.3 Nghiên cứu chọn sợi tết sợi lõi 126 3.3.4 Nghiên cứu lựa chọn xây dựng quy trình công nghệ bọc nhựa 128 3.3.5 Tiến hành chế thử 132 Kết luận cho dây nổ chịu nhiệt 142 Kết luận chung đề tài kiến nghị 143 Tài liệu tham khảo 144 Đặt vấn đề Lời mở đầu: Công nghiệp Dầu khí ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng trình Công nghiệp hoá Hiện đại hoá đất nớc Nâng cao sản lợng dầu khí mục tiêu hàng đầu ngành Dầu khí Trong công nghệ thăm dò khai thác dầu khí, đạn bắn vỉa phụ kiện nó: súng, dây nổ chịu nhiệt độ áp suât cao vật liệu trang thiết bị vô quan trọng, thực đồng việc đa đạn bắn vỉa, phụ kiện nổ đến vị trí cần gây nổ cách xác, thực việc xuyên phá vỉa, tạo kênh dẫn dầu khí vào giếng khoan Đây công đoạn thiếu đợc trình thăm dò, tìm kiếm khai thác dầu khí Nó không công việc giếng khoan mà công việc thờng xuyên tất giếng khoan khai thác nhằm mục đích đảm bảo cho dòng dầu khí chảy đặn, ổn định suốt trình khai thác Hiện nay, loại đạn bắn vỉa, dây nổ, súng phục vụ khai thác dầu khí phải nhập nớc nên bị động kế hoạch loại vật liệu phụ kiện nổ nên thủ tục nhập phức tạp Hàng năm, số lợng súng, dây nổ đạn bắn vỉa sử dụng cho khai thác dầu khí tơng đối lớn, tơng lai nhu cầu ngày nhiều Chính vậy, việc chế tạo thành công sản phẩm nớc mét ®ãng gãp cã ý nghÜa lín vỊ khoa häc thực tiễn Văn phòng Chính phủ, Bộ Công nghiệp đà có văn đề nghị Bộ Quốc phòng phối hợp với Bộ Khoa học Công nghệ nghiên cứu vấn đề Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế thử súng, dây nổ đạn bắn vỉa nhằm thay nhập ngoại nâng cao hiệu khai thác dầu khí Nội dung nghiên cứu chủ yếu đề tài: 1- Khảo sát, lấy mẫu phân tích xác định tính năng, thông số sản phẩm 2- Xây dựng toán thiết kế nguyên lý đạn bắn vỉa 3- Nghiên cứu ảnh hởng yếu tố vật liệu yếu tố công nghệ lên chất lợng sản phẩm 4- Nghiên cứu thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế thử sản phẩm bổ sung quy trình thử nghiệm chơng I Tổng quan 1.1 Bắn nổ giếng khoan dầu khí 1.1.1 Khái niệm phơng pháp bắn nổ giếng khoan dầu khí Theo sách chuyên khảo giếng khoan dầu khí có cấu tạo nhiều lớp [4]: -Phía gồm ống thép đặc biệt có chiều dày thành ống khoảng 10mm đợc nối với khớp nối đợc gọi ống chống (Hình 1.01) -Thông thờng đáy giếng khoan có lớp ống chống Càng lên cao số lớp ống chống tăng lên lớp sử dụng đến líp èng chèng §−êng kÝnh cđa èng chèng khoảng 112 mm Bên lớp ống chống lớp xi măng sau vỉa đất đá (Hình 1.01) Hầu hết giếng khoan nằm theo phơng thẳng đứng, tuỳ trờng hợp đặc biệt khoan nghiêng có đoạn khoan nằm ngang Chiều sâu giếng khoan - Thiết bị bắn ống chống Lớp xi măng - Đất đá đến hàng nghìn mét Thông thờng giàn giếng khoan khơi nớc ta Hình 1.01: Sơ đồ mặt cắt giếng khoan 4000-5000 m Bắn nổ giếng khoan dầu khí nhằm mục đích: - Đục lỗ thành giếng để mở vỉa khai thác dầu khí - Cứu cố nh kẹt cần khoan, cần khai thác, ống chống - Bắn lấy mẫu Việc bắn nổ đợc áp dụng vào tất khâu trình khai thác dầu khí: bắt đầu, trình khai thác kết thúc lấp giếng khoan - Khi bắt đầu trình khoan: Khi bắt đầu nh trình khoan ngời ta bắn, nổ với mục đích: đẩy nhanh tiến độ, vợt qua tầng khó khoan, lấy mẫu kiểm tra, phòng ngừa loại trừ cố trình khoan giÕng Trong tr−êng hỵp lÊy mÉu chØ thùc hiƯn mét số lợng nhỏ phát bắn, nổ Hiệu công việc lấy mẫu có ý nghĩa quan trọng định đến việc đánh giá trữ lợng dầu khí, suất khai thác tổng sản lợng khai thác đợc từ vỉa - Khi đà khoan đến vỉa dầu khí: Khi đà khoan đến vỉa dầu khí lúc kết thúc công đoạn khoan bắt đầu công đoạn xây dựng giếng mở vỉa: - Xây giếng khoan vào vỉa sản phẩm, kiến tạo thành giếng, gia cố ống chống, xi măng hoá đờng ống không gian quanh ống chống - Mở vỉa tạo lỗ thành ống giếng thép xuyên phá lớp xi măng đất đá có chứa dầu bên (vỉa dầu khí) thành đờng kênh dẫn dầu, khí vào giếng khoan Trên thực tế 95% trờng hợp mở vỉa đợc thực phơng pháp bắn nổ Còn lại 5% trờng hợp đợc xử lý dòng chất lỏng Công đoạn quan trọng định đến hiệu khai thác dầu giếng thời gian - Trong trình khai thác: Trong trình khai thác dầu khí nhiều nguyên nhân hiệu suất dòng dầu chảy từ vỉa vào giếng thờng xuyên giảm dần nên ngời ta phải tiến hành mở vỉa lại cách bắn, nổ - Khi kết thúc khai thác giếng khoan: Khi giếng khoan không ý nghĩa khai thác (vỉa đà hết dầu khí) ngời ta huỷ giếng phơng pháp nổ cắt phần ống giếng không xi măng hoá để lấy lên tái sử dụng lại Tóm lại: Bắn nổ khai thác dầu khí đợc ứng dụng đa dạng chủng loại súng đạn đa dạng phù hợp với mục đích ứng dụng Các phơng pháp bắn nổ giếng khoan: * Bắn đục lỗ Bắn đục lỗ phơng pháp sử dụng loại thiết bị đạn chuyên dụng bắn đục lỗ lớp ống chống, lớp xi măng sau ống chống vào vỉa đất đá nhằm mở vỉa dầu khí [3,4,9] Phơng pháp bắn đục lỗ chia làm dạng: bắn đục lỗ thả cáp bắn đục lỗ thả cần khai thác a) Bắn đục lỗ thả cáp [16, 19] Các thiết bị đục lỗ đợc thả xuống giếng khoan cáp địa vật lý, gây nổ xung điện thả bắn súng (hoặc lend) Bắn đục lỗ thả cáp có loại chính: loại bắn súng (vật liệu nổ nằm ống kín) loại len (vật liệu nổ lắp lend) - Loại bắn súng Các loại súng đợc chế tạo loại thép chịu đợc áp suất từ 800-1400 atm, có loại súng đợc khoét lỗ sẵn nh loại P-85-105, có loại khoét phần nh loại Baracuda 33/8, 5, loại không khoét lỗ nh P-73-89 Các loại súng phải đảm bảo chất lợng tốt, không đợc móp méo, han rỉ, hệ thống ren đầu đuôi tốt Các loại vật liệu nổ (đạn, kíp, dây nổ) thờng loại vật liệu nổ không chịu đợc nớc áp suất nh loại đạn P - P Baracuda, loại dây nổ nh DST, loại kíp Baracuda, kíp D, PPD Nhiệt độ chịu tối đa loại vật liệu nổ từ 100 200oC Các đuôi súng phải có gioăng chống nớc, chịu nhiệt, đuôi súng phải có lỗ thoát Các lỗ lắp đạn ống lend phải tiện xác để lắp đạn không bị chặt lỏng, lend lắp đạn không đợc han rỉ, móp méo Loại bắn súng mật độ bắn từ 10ữ20 v/m, riêng loại đạn mật độ cao từ 30 40 v/m lần thả bắn không 10 m, tốc độ kéo thả nhanh (4000-6000 m/h) - Loại bắn lend _ Tuỳ theo lô nhựa, điều kiện môi trờng, cho phép điều chỉnh nhiệt độ nhng không vợt quy định 50C, đảm bảo vỏ nhựa sau bọc có màu sắc đồng đều, mặt nhẵn bóng, không bị sèng nhùa, phång nhùa, hë d©y lâi, bät khÝ BỊ dày trung bình lớp vỏ nhựa : 0,4 mm, chỗ mỏng cho phép 0,35 mm 2+.GiÃn cách nhiệt độ dây lõi nha nóng chảy : Điều có quan hệ với tợng phồng màng nhựa cha làm lạnh, nguyên thể tích khí V0 ngËm kÕt cÊu d©y lâi bäc nhùa nhiệt độ cao giÃn nở tăng thể tích đến Vi, làm phồng màng nhựa theo công thức đẳng ¸p: Vi = Vo(Ti/T0) Trong ®ã: Ti = (215+273)oK T0 = (X +273)oK điều kiện thờng không sấy dây lõi Giữa hai trờng hợp X=300C 1100C tồn giá trị V gây phồng rộp: V = V110 V30 Vì phải sấy trì dây lõi điều kiện 110 120oC 3+ Tốc độ kéo qua khuôn tạo màng Tốc độ kéo qua khuôn tạo màng 10 12 m/phút ứng với tốc độ trục đùn 13 vòng/phút, lợng nhựa đùn 100 120 g/phót vµ thêi gian nhùa l−u chun nòng phút - khoảng thời gian cần thiết để nhựa đủ ngấu phân bố mặt lõi dây nổ Đây lý để tính toán khống chế công nghệ Vấn đề truyền nhiệt vào lõi thuốc HMX không đặt thành lý nhiệt độ nhựa đầu bọc thấp nhiều so với nhiệt độ phân huỷ thuốc nổ 4+ Chế độ nhiệt nớc công nghệ làm m¸t sau bäc nhùa Thùc nghiƯm cho thÊy nhùa chịu nhiệt co ngót theo nhiệt độ nên không cần tạo chế độ nhiệt cho nớc làm mát, dùng nớc điều kiện nhiệt độ môi trờng 3.3.5 Tiến hành chế thử Để kế hoạch hoá thực nghiệm trình chế thử đợc thành hai giai đoạn Giai đoạn giải ổn định công nghệ chế tạo lõi thuốc đó: Màng bọc thuốc, sợi cuốn, chế độ phối hạt, nhồi nạp, công nghệ 125 Giai đoạn chủ yếu giải công nghệ bọc nhựa sở kết thu đợc 3.3.5.1 Quá trình chế thử, thử nghiệm giai đoạn a- Thiết bị, dụng cụ - Thiết kế chế tạo mét ton nghiỊn HMX cì nhá, víi l−ỵng thc nghiỊn tối đa kg/1 mẻ, lắp đặt khu riêng đảm bảo an toàn trờng hợp - Sử dụng máy quấn dây nổ lợng thuốc 12 g/m sẵn có để chế tạo dây lõi Thiết kế chế tạo cấu nhồi thuốc kiểu vít xoắn, cấu nạp bao bọc lõi thuốc đảm bảo lõi thuốc tròn đều, biến dạng phẳng - Sử dụng máy bọc nhựa dây nổ lợng thuốc 12 g/m để bọc nhựa sản phẩm Thiết kế chế tạo cối bọc nhựa đảm bảo yêu cầu kích thớc sản phÈm b- Nguyªn vËt liƯu - Lâi thc chÕ thư dùng thuốc nổ TEN, loại đợc gia công cỡ hạt thiết bị nghiền thiết kế mới, trớc mắt phân riêng loại cỡ hạt sàng 28#/cm, 38#/cm dới sàng 38#/cm, trình chế thử tuỳ theo yêu cầu nạp thuốc mà chọn phối trộn với theo tỷ lệ đó, dùng loại cỡ hạt nhỏ mịn dới sàng 38#/cm đảm bảo trình nạp thuốc đồng ổn định - Lớp bao bọc lõi thuốc dùng màng PP biÕn tÝnh suèt, b¶n réng tõ 11 12,5 mm, dày 0,04 0,06 - Hai lớp sợi dùng sợi may số 5, vật liệu 100% coton - Khảo sát khả chịu nhiệt số loại nhựa mua đợc gồm: nhựa PA PAP-802 c Quá trình chế tạo, thử nghiệm Quá trình chế thử phải giải số vấn đề công nghệ: Thứ - Thiết kế cấu chỉnh cụm trục nhồi thuốc, vít xoắn đảm bảo tuyệt đối an toàn nh đà nêu thuốc nổ TEN, RDX, HMX thuốc nổ mạnh có độ nhạy nổ học cao (tơng ứng theo phơng pháp Cast 100, 80 96%) 126 Thứ hai Xây dựng phơng án điều chỉnh xác, ổn định tốc độ động vô cấp nhồi thuốc tần số điện thay đổi trờng hợp phải dùng máy phát điện Thứ ba Xác định thông số kích thớc cối sợi, cối thuốc, cấu bọc lõi thuốc, tạo kết cấu sản phẩm chắn, dẫn đến ổn định tốc độ nổ Sau thiết kế đợc kết cấu dụng cụ, thiết lập đợc thông số công nghệ phù hợp, dà tiến hành triển khai chế thử sản phẩm kiểm tra mức độ đạt yêu cầu kết cấu sản phẩm theo vẽ tiếp tục hiệu chỉnh Quá trình thử nghiệm sản phẩm đợc thực sở quy trình thử nghiệm sản phẩm dây nổ khác, đánh giá tất tiêu tính theo yêu cầu vẽ sản phẩm theo quy trình thử nghiệm có tiêu khả trì sóng nổ đoạn sản phẩm dài Để đảm bảo khả chịu nhiệt sản phẩm, đà thử khảo sát khả chịu nhiệt nguyên vật liệu, kết kiểm tra bảng 3.3.8: Bảng 3.3.8 Tính chịu nhiệt nhựa, sợi nguyên liệu đầu vào TT Tên vật liệu Thuốc nỉ HMX Sỵi chØ sè coton 100% ë 1650C T.gian 30’ Tèt Tèt Sỵi coton biÕn tÝnh Tèt Mµng PP biÕn tÝnh Tèt Nhùa PP 300-L Nhùa PA Nhùa PPS Ch¶y mỊm Tèt Tốt 1800C Nhiệt độ hỏng, T.gian 30 dạng hỏng Tốt 249,52500C, phân huỷ 2350C, biến màu vàng Tốt nâu xẫm (hoá than) 2500C, biến màu vàng Tốt nâu xẫm (hoá than) Co ngót 10% 2050C, sun lại chảy mềm rộng Chảy dẻo 2000C, chảy lỏng Tốt 2100C, chảy dẻo Tốt 3200C, chảy dẻo Từ kết khảo sát khả chịu nhiệt trên, chứng tỏ việc lựa chọn vật liệu đà trình bày phần hoàn toàn đủ tiêu chuẩn để nghiên cứu chế tạo Đối với nhựa bọc lớp vỏ, để chạy thử xây dựng chế độ gia nhiệt, tốc độ kéo, làm lạnhcho dây chuyền bớc đầu chọn nhựa PA thay cho nhựa chịu nhiệt Quá trình chế thử đợc đặc tính sản phẩm nh sau: 127 Bảng 3.3.9 Chế thử mẫu 1: Sản phẩm dây lõi, cha bọc nhựa TT Đặc điểm Thông số Màng bọc lõi thuốc Bản rộng 11 S.lg sợi Lớp = lớp = 14 sợi Kích thớc cối Cỡ hạt thuốc Lõi thuốc - Vòi bọc lõi thc φ4,5 - Cèi sỵi 1: φ4,4; cèi sỵi 2: 4,6 - 80% sàng 22#/cm sàng 38#/cm, - 20% dới sàng 38#/cm - Đờng kính: 4,24,3 mm - Lợng thuốc: 15,8 18,6 g/m Bảng 3.3.10 Kết kiểm tra tính mẫu SL thử Kết Đo tốc độ nổ, mẫu Khả chịu nhiệt mẫu 6500 6920 m/s Nâng dần nhiệt độ, đến 1800C lớp sợi không bị biến màu, màng bọc lõi thuốc bị co theo rộng 5% (tõ 11 xng cßn 10,5 mm) TT Mơc thư NhËn xÐt mÉu 1- Tû lƯ cì h¹t thc nh− cho trình nạp thuốc - Các kích thớc cối cha phù hợp, làm cho kích thớc lõi thuốc lớn, mật độ thuốc theo tính toán cha đạt nằm khoảng từ 1,14 đến 1,34 g/cm3 - Số lợng sợi lớp ít, cha đảm bảo bao bọc kín lõi - Tính sản phẩm không đạt yêu cầu theo phơng án đề (bảng ) - Vỏ nhựa cho sản phẩm cha đạt nhựa PA có khoảng gia công nhiệt hẹp, khó khống chế Thiết bị có số điểm cha phù hợp để gia công loại nhựa Từ kết ®· xư lý mét sè vÊn ®Ị: 1- TÝnh to¸n thiết kế vít nhồi, tốc độ nhồi thuốc; 2- Chọn phối trộn cỡ hạt thuốc nổ (100% qua sµng 28#) TiÕn hµnh chÕ thư mÉu víi thay ®ỉi nhùa PA b»ng sư dơng nhùa PVC ®Ĩ bäc lớp vỏ, tăng số lợng sợi từ 14 lên 16 nhằm ổn định kết cấu dây lõi để kiểm tra thực chất trình khả nổ ổn định; Các thông số chế tạo nh sau: 128 Bảng 3.3.11 Đặc tính mẫu chế thử TT Đặc điểm Thông số Màng bọc lõi thuốc Bản rộng 11, SL màng S.lg sợi Lớp trong: 16 sợi, lớp ngoài: 16 sợi Kích thớc cối Vòi thuốc 4,5; cèi sỵi φ4,4; cèi sỵi φ4,5 Lâi thuốc - Cỡ hạt thuốc: 100% dới sàng 28#/cm - §−êng kÝnh lâi thc: 4,0 4,2 mm - L−ỵng thc: 16,8…17,8 g/m Bäc nhùa Nhùa PA, sau chuyÓn PVC Quá trình chế tạo dây lõi thuận lợi diễn biến bình thờng khâu Kết kiểm tra tính mẫu nh bảng 3.3.12: Bảng 3.3.12 Tính nỉ mÉu chÕ thư TT SL thư 10 mÉu ì 2,2 m Tốc độ nổ, (m/s) Khả trì nổ mẫu ì 20 m Nổ hoàn toàn 3/3 mẫu Thử kích nổ đạn vỉa 10 viên đạn vỉa Nổ hoàn toàn 10/10 mẫu 6950 7630 m/s Nh khẳng định thông số công nghệ đà tơng đối thích hợp cho chế tạo lõi dây nổ; tiêu tính quan trọng sản phẩm dây lõi đà đạt yêu cầu theo mục tiêu sản phẩm Tuy phần nhựa bọc hạn chế cha chịu đợc nhiệt 1650C, sau hai đặt 165 độ bị chảy dính vào khay thử; nhng đà xác lập đợc số tiêu công nghệ định hớng nghiên cứu Sau chủ yếu tập trung giải công nghệ bọc với nhựa có tính chịu nhiệt theo yêu cầu hoàn thiện sản phẩm 3.3.5.2 Quá trình chế thử, thử nghiệm giai đoạn Trên sở đánh giá kết đạt đợc giai đoạn 1, tiến hành thiết lập cố định kích thớc dụng cụ, thông số chế độ công nghệ triển khai chế thử số lợng lớn dây lõi, thử nghiệm tiêu nhằm đánh giá mức độ ổn định chất 129 lợng sản phẩm, công nghệ sản xuất, làm sở cho việc xây dựng tài liệu sản xuất tiêu nguyên liệu, bán thành phẩm Lần chế tạo sản phẩm giữ nguyên kết cấu theo mẫu giai đoạn 1, với nguyên liệu nhựa PVC, tiến hành tinh chỉnh vài thông số công nghệ Đồng thời triển khai thiết kế thiết bị bọc nhựa phù hợp với loại nhựa chịu nhiệt có khoảng nhiệt độ gia công cao rộng, sở liệu thu thập thông tin chế độ gia công nhựa thông số thiết bị mạng internet, chuyên viên, khoa Công nghệ Polyme trờng đại học bách khoa Hà Nội, đà chế tạo thiết bị bọc nhựa với thông số sau: Bảng 3.3.13 Một số điều kiện công nghệ bọc nhựa tiêu biểu - Nhiệt độ gia công: Có thể điều chỉnh khoang khoảng 100 2400C - Tốc độ ®ïn nhùa: Cã thĨ ®iỊu chØnh kho¶ng 250 500 gam/phót Thêi gian nhùa l−u chun nßng: Theo tốc độ đùn đạt từ 1,2 đến 3,5 phút - Đờng kính nòng: d = 60 mm - Chiều dài nòng (tính phần ốp khoang gia nhiệt): L = 1620 mm (L = 27d) - Sè khoang gia nhiÖt: 12 khoang, bè trÝ cho cã thĨ sư dơng mét sè khoang gia nhiƯt trªn chiỊu dài L = 18d 24d 27d - Trớc khoang gia nhiệt đầu (sát phễu nhựa) có sơmi nớc làm mát Mỗi khoang gia nhiệt có quạt gió làm giảm gia tốc nhiệt khoang đà đủ nhiệt - Khe hở trục đùn nòng: 0,3 mm - Dảm bảo an toàn thiết bị điện môi trờng sản xuất sản phẩm nổ cháy Kết với thông số công nghệ chế tạo dây lõi đà xác lập giai đoạn sản phẩm ổn định với 12 mẫu tốc độ nổ dây lõi đạt từ 70177560 m/s; Về bọc vỏ nhựa chạy thử thiết bị chế tạo nhựa PA có tợng sống nhựa chảy lỏng làm bề dày vỏ dây không đều, có tợng phồng rộp vỏ thoát khí mạnh ®Çu bäc, vá nhùa sau bäc cøng; Sau khảo sát kỹ xác định đợc nguyên nhân do: 1- Quán tính nhiệt thiết bị lớn, chênh lệch nhiệt độ vợt khỏi vùng nhiệt độ gia công nhựa; 2Đặc tính chung hầu hết loại nhựa có nhiệt độ gia công cao trình chảy dẻo kèm theo sinh khí; 3- Bản chất PA loại nhựa cứng 130 Giải pháp tìm loại nhựa khác phù hợp với điều kiện thiết bị, đồng thời tiến hành sửa chữa khắc phục số thông số thiết bị nhằm giảm bớt gia tốc nhiệt, ổn định chế độ nhiệt, nghiên cứu thiết kế lối thoát khí trình gia công nhựa Để lựa chọn nhựa xác định mức độ thích hợp đà xây dựng số bớc cho quy trình khảo sát nhiệt độ nóng chảy hạt nhựa làm sở xác định khả chịu nhiệt, đồng thời xác lập giản đồ gia nhiệt cho trình gia công Kết hợp tác với khoa Polyme trờng ĐHBK Hà Nội khảo sát số nhựa đà chọn đợc nhựa PAP 802 làm vật liệu bọc vỏ; diễn biến bớc khảo sát nh bảng 3.3.14; Bảng 3.3.14 Biến đổi trạng thái nhựa gia nhiệt Nhiệt độ, 0C 165 180 190 200 210 220 225 Nhùa PA H¹t nhựa nguyên vẹn Hạt nhựa nguyên vẹn Hạt nhựa bắt đầu bóng bề mặt Bắt đầu mềm, cha dính Hạt nhựa bắt đầu dính Nhựa chảy dính thành khối, không phân biệt đợc hạt nhựa Chảy lỏng Nhựa PAP802 Hạt nhựa nguyên vẹn Hạt nhựa nguyên vẹn Hạt nhựa bắt đầu bóng bề mặt Bắt đầu mềm, cha dính Hạt nhựa bắt đầu dính Hạt nhựa chảy dính thành khối phân biệt đợc hạt nhựa Chảy không phân biệt đợc hạt Các biểu nhựa PA tơng tự nh nhựa PAP802 (vì nhựa PAP802 sản phẩm tạo từ nhựa PA, lợng PP phụ gia làm tăng khoảng nhiệt độ gia công) Thế nhng, nhựa PA không gia công đợc thiết bị tự chế nhà máy, lý khoảng nhiệt độ gia công PA hẹp, đòi hỏi thiết bị có độ xác kiểm soát nhiệt độ khắt khe, gia tốc nhiệt nhỏ Trong QTCN, chế độ gia nhiệt nh sau: Bảng 3.3.15 Nhiệt độ trì khoang gia công N-Khoang nhiƯt NhiƯt ®é, 0C 200 210 215 220 220 215 Làm nh để đoạn 4-5 nhựa đà chảy lỏng ngấu, đoạn nhựa sinh lợng khí thiết bị có trích lỗ thoát khí, nhng đầu giảm nhiệt độ để nhựa chảy dạng sợi khuôn mềm 131 Sau áp dụng giải pháp giảm quán tính nhiệt thiết bị, ®· triĨn khai bäc vá dïng nhùa PAP802 víi nhiƯt độ gia công dọc theo chiều dài máy tăng dần từ 200 (bảng 3.3.15) hoàn chỉnh sản phẩm, thử nghiệm đánh giá tiêu tính sản phẩm, kết nh bảng sau: Bảng 3.3.16 Tính dây nổ thành phẩm TT Mục thử Tốc độ nổ Khả chịu nhiệt 1650C, thời gian Khả kích nổ Khả chịu nớc SL thử Kết thử 15 mẫuì2,5 m 7117 7600 m/s - Vỏ nhựa không chảy dính - Các chi tiết bên nguyên vẹn, không biến màu 12 mẫu kích nổ hoàn toàn 12 viên đạn vỉa - Thời gian 30 phút áp st n−íc 20MPa sau ®em kÝch nỉ: - 6/6 mÉu nổ hoàn toàn mẫuì1m 12 mẫuì1m kích 12 viên đạn vỉa mẫu x m Kết thử bớc đầu khẳng định hệ thiết bị công nghệ chế tạo phù hợp nên sản phẩm chế thử đà đạt đợc tiêu chất lợng; Nắm đợc thông số công nghệ chủ yếu chiều hớng ảnh hởng lên sản phẩm chế tạo, đà bớc đầu làm chủ yếu tố ảnh hởng trình sản xuất ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng sản phẩm; Rút đợc mối quan hệ kích thớc cối sợi với cấu đón thuốc xuống bọc lõi thuốc, tốc độ thiết bị quấn dây với tốc độ trục nhồi thuốc, tốc độ trục nhồi thuốc với cỡ hạt thuốc điều kiện độ ẩm môi trờng, tốc độ đùn bọc nhựa với tốc độ thu dây chế độ gia công nhiệt; Các nguyên tắc, thao tác công đoạn đảm bảo an toàn chế tạo 132 Sơ đồ nguyên lý quy trình công nghệ chế tạo dây nổ chịu nhiệt Thuốc nổ HMX Hút, sấy Sợi Băng màng Đánh sợi vào suốt Nghiền Sàng Hong sấy Chế tạo dây lõi Sấy Nhựa Bọc nhựa Sấy Rulô bảo quản Chọn, quấn cuộn Hộp cac tông Bảo quản Túi PE Nghiệm thu Nhập kho Thuyết minh công đoạn hoạt động theo sơ đồ (Xem quy trình chế tạo) Với kết đà đạt đợc, đề tài đà hoàn thiện tài liệu kỹ thuật loạt sản xuất gồm: 133 + Bản vẽ sản phẩm + Điều kiện kỹ thuật + Chỉ tiêu nguyên vật liệu + Quy trình công nghệ chế tạo sản phẩm + Bản vẽ dụng cụ, trang bị công nghệ chế tạo sản phẩm + Bản vẽ hòm hộp bảo quản sản phẩm + Mặt công nghệ chế tạo sản phẩm Và số tài liệu liên quan khác nh dụng cụ kiểm tra, thử nghiệm vv Tóm lại: Từ kết nghiên cứu chế thử, thử nghiệm xác lập đặc tính kỹ thuật cụ thể sản phẩm dây nổ chịu nhiệt nh sau: Kích thớc đờng kính ngoài: 5,5 ± 0,2mm L−ỵng thc nỉ HMX lâi: 17±1 g/m Tèc ®é nỉ: ≥ 6900 m/s Khả chịu nhiệt thời gian giờ: 165C Khả chịu nớc dầu áp suất 20MPa: 30 phút Dây nổ chịu nhiệt với lõi thuốc nổ mạnh HMX, nhiệt độ nóng chảy 2700C, lợng thuốc 170,5 g/m, lớp màng Plastic bọc thuốc chịu đợc nhiệt độ 1900C, hai lớp sợi: lớp dùng sợi móc coton có độ bền kéo cao để trì mật độ lõi thuốc, chịu đợc nhiệt độ 2000C, lớp dùng sợi tơ coton biến tính chịu đợc nhiệt độ 2100C, bọc lớp nhựa chịu nhiệt PAP 802 có khả chống thấm dầu tốt khả chịu nhiệt 2000C 134 Kết luận cho dây nổ Đà khảo sát số loại dây nổ chịu nhiệt nớc sử dụng thị trờng dầu khí ViƯt Nam KÕt qđa cho thÊy vËt liƯu nỉ chđ yếu dùng HMX song kích thớc hạt loại dây nổ khác Các vật liệu để làm dây nổ công nghiệp chế tạo nớc khác tạo điều kiện cho đề tài điều kiện lựa chọn vật liệu công nghệ thuận lợi Đà nghiên cứu lựa chọn công nghệ chế tạo chế độ nghiền phối trộn HMX, nguyên liệu chế tạo màng lót, sợi, vỏ bọc nhựa phù hợp với thiết bị công nghệ có Việt Nam đà chế tạo đợc dây nổ chịu nhiệt đạt tiêu kỹ thuật đề Đà xây dựng đợc tài liệu kỹ thuật cho sản xuất thử nghiệm dây nổ dây chuyền cụ thể bao gồm: vẽ sản phẩm, điều kiện kỹ thuật chế tạo nghiệm thu, quy trình công nghệ, tiêu nguyên liệu 135 Kết luận chung đề tài kiến nghị I Kết luận: Trên sở tìm hiểu nhu cầu sử dụng vật liệu nổ nhập từ nớc vào Việt Nam để phục vụ cho khai thác dầu khí, đề tài đà lựa chọn sản phẩm để nghiên cứu, chế tạo súng đạn 3.3/8, dây nổ chịu nhiệt 17g/m Đây sản phẩm đợc sử dụng nhiều thăm dò khai thác dầu khí Việt Nam Đề tài đà tiến hành số giải pháp công nghệ nh: Công nghệ chế tạo phễu kim loại từ bột kim loại đồng, chì; Công nghệ chế tạo hỗn hợp thuốc nổ đảm bảo số tính đặc biệt; Công nghệ chế tạo dây nổ chịu nhiệt cao; Trên sở kết nghiên cứu công nghệ đà thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế thử sản phẩm đạn, súng dây nổ đạt đợc yêu cầu đặt tơng đơng với sản phẩm nhập ngoại Đà chế thử số lợng lớn sản phẩm để thử nghiệm phòng thí nghiệm thực tế giàn khoan Trong đó, đà chế tạo gần vạn viên đạn thiết bị công nghệ Viện Thuốc phóng Thuốc nổ, 10 súng 5000m dây nổ thiết bị Nhà máy Z183 Z121 Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng Các sản phẩm: súng đạn đợc thử nghiệm nhiều đợt giàn khoan Vietsovpetro cho thấy sản phẩm đáp ứng tốt yêu cầu ngời sử dụng Riêng sản phẩm: dây nổ cần phải mua máy bọc nhựa đặc chủng bảo đảm tính ổn định sản phẩm Đề tài đà hoàn thành nội dung nghiên cứu đạt đợc mục tiêu đề II Kiến nghị: Đề tài đề nghị đợc bảo vệ cấp sở cấp quản lí đề tài Đề nghị Bộ KHCN Bộ Công nghiệp tiếp tục cho phép ViƯn Thc phãng Thc nỉ tiÕp tơc chÕ thư mét số lợng tơng đối lớn sản phẩm (khoảng 10 vạn viên 2-3 năm) tiếp tục cho thử nghiệm giàn khoan Vietsovpetro Công ty khai thác dầu khí Việt Nam để ổn định công nghệ sản xuất loạt Đề nghị cho xây dựng tiêu chuẩn Việt Nam để nghiệm thu sản phẩm Đề nghị cho bổ sung nghiên cứu số sản phẩm vật liệu nổ cần thiết cho khai thác dầu khí nh kíp nổ chịu nhiệt, đạn cắt cần để đảm bảo sản xuất đồng nớc sản phẩm nổ cho khai thác dầu khí 136 Tài liệu tham khảo 1- Lê Trọng Thiếp Hoá học độ bền vật liệu nổ- Nhà xuất Q§ND-2002 2- Manual TM 9-1910 (1955), Military explosives, Department Technical Air Force, April 3- Fedroff B.T Encyclopedia of explosives and related items Picatinny Asenl, Dover, New Jersey, USA, 1962 4- Explosives works in the wells Moscow “ Nedra “ 1992 5- Feues Henry, Chemitry of nitroso groups Pt2, N.Y Interci Publ 1970 6- Jehuda Yinon, Shmuel Zustil, The analyis of explosives V.3, Pergamon press, New York 1981 7- Dynamit Nobel US Patent: 4.671.177 Jun, 9, 1987 8- Tubing conveyed perforatining manual May, 1994 9- US Patent Number: 4.387.773 Jun, 14, 1983 Shape charge well perforator 10- US Patent Number: 4.498.367 Feb, 12, 1985 Energy transfer though a multi – layer liner for shape charge 11- US Patent Number: 5.573.850 May, 1, 1998 Shape charge for creating large prforations 12- US Patent Number: 5.792.977 Aug, 11, 1998 High perification technique 13- US Patent Number: 4.564.405 Jan, 14, 1986 PYX purification technique 14- US Patent Number: 4.39.014 Jun, 12, 1989 Method of casting explosive chage with high solids content 15- US Patent Number: 4.523.650 Jun, 18, 1985 Explosive safe/arm sustem for oil well perforating guns 16- US Patent Number: 4.314.614 Feb, 9, 1982 Method and apparatus for diarming and arming explosive oil well perforators 17- US Patent Number: 5.042.593 Aug, 27, 1991 Hidraulically damped detonator for use in perforating oil well tubing 137 18- US Patent Number: 5.551.520 Sep, 3, 1996 Dual redundant detonating system for oil well perforators 19- US Patent Number: 5.77.257 Jul, 7, 1998 Shape charge assembly with truncated liner 20- US Patent Number: 5.547.527 Aug, 20, 1996 Process for the production desetized explosives 21- US Patent Number: 5.565.651 Oct, 15, 1996 Method for preparating compactable composite explosive 22- Jan Hannson ( 1974 ),” Symposium on Chemmical problemsconnected with stability of Explosives”, Tyringe May, p, 25-27 23- N.C Vunfcon ( 1964 ), preparativnaia organitrecai khimia, Chemie, Moscow 24- Ε.Ю Орлова Химия и техиология бризантных в-в Л “Химия” 1973 25- E Ю Орнова Химия и тернология бризаных в-в 1981 26- Các số liệu nguyên liệu ®Çu cđa Mü Phanl, Phall Califonia/ Los Alamos/ 98 27- Физика сверхвысокоскоростного удара А.С.Баланкин-1990 28- Кумулятиный эффект в простых вариалтах / Maier - 1989 29- Г A Hишпaл Теория и практика взрывoбезопасностъ энергоёмких матерпиалов M 2002 30- Лабараторные работ по курсу теоретических вв Голбиндер 1963 31- Расчет энергетических и взрывчатых хар ВВ; Avakian 1964 32- Термическое раз и гор ВВ ( 1966 ) 33- Спработник по Пром Сред В 1977, Poznhiak 34- Энцилопедия конденсированых систем; Б Л Жуков, 2000 35- Буровзрывные работы В.К.Бурчнев-1958 Углетехиздат 36- Основные процессы и апаратупы Тех Пром ВВ; Генералов 2004 37- Взрыв, Г И Покровский 1973 38- Đỗ Xuân Tung, Thuốc nổ CL-20; Chuyên san nghiªn cøu KHKTQS 10/2004 39- Баум Ф.А Станиюковач К.П, Физика взрыва Изд Наука Москова 1975 40- О.М Брaбащ Ю.Н Кобалъ, Кристалличская структура Металлов и сплавов 138 41- PGS TS Mai Đình Thắng, Cơ sở lý thuyết luyện kim bột, HVKTQS, 1997 42- Nguyễn Khắc Xơng, Vật liệu kim loại màu, NXB Khoa học kỹ thuật2003 43- Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 44- Giáo trình công nghệ hoá nổ, TS Ngô Mạnh Giao, Học viện Kỹ thuật Quân Sự, 2003 45 Sổ tay hoá học, V.I.Perenman, Nhà xuất KHKT, 1972 46.Taschenbuch Maschinenbau, 1, nhà xuÊt b¶n VEB Verlag Technik Berlin ) 47- Explosive and Blasting accessories - Norinco 48- Explosive for Engeneers Gregory CE, St Lucia University of Queensland - 1996 49- Thuèc phãng thc nỉ - Häc viƯn kü tht Qu©n sù – 1976, 1987 50- Tiêu chuẩn nghiên cứu, sản xuất, thử nghiƯm d©y nỉ TCVN6174:1997 51- Encyclopedia of polymers, T3, page72, M 1971 52- A.R.Horroceks and D Price, Fire resandant Materials Page 429 CRS 2001 53- Tài liệu công nghệ chế tạo dây nổ 10g/m Z121 - 2005 139