1、油 气 藏 增 产 新 技 术马 建 国 主 编石 油 工 业 出 版 社内 容 提 要本 书 系 统 地 介 绍 了 目 前 国 内 蓬 勃 发 展 的 各 种 油 气 藏 增 产 新 技 术 的 技 术 原 理 、 增 产 机 理 、 技 术 装 备 和 应 用 现 状 。 这 些 新 技 术 包 括 油 气 藏 高 能 气 体 压 裂 增 产 技 术 、 井 下 脉 冲 放 电 增 产 技 术 、 地 面 人 工 地 震 处 理 技 术 、 井 下 水 力 振 荡 增 产 增 注 技 术 、 井 下 超 声 波 处 理 技 术 、 电 磁 波 微 波 处 理 技 术 、 油 藏 微 生
2、物 处 理 技 术 以 及 深 穿 透 射 孔 技 术 。 本 书 资 料 翔 实 , 选 材 广 泛 深 入 , 较 全 面 地 反 映 了 目 前 国 内 这 些 新 技 术 的 发 展 水 平 。 本 书 可 作 为 高 等 院 校 石 油 工 程 专 业 本 科 生 教 材 , 也 可 供 石 油 工 程 技 术 人 员 及 油 气 增 产 技 术 人 员 阅 读 。图 书 在 版 编 目 ( CIP ) 数 据油 气 藏 增 产 新 技 术 / 马 建 国 编 . 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 , 1998 . 3ISBN 7 - 5021 - 2212 - 5 . 油 .
3、 马 . 采 收 率 ( 油 气 开 采 ) , 提 高 - 新 技 术 . T E357中 国 版 本 图 书 馆 CI P 数 据 核 字 (98) 第 00442 号石 油 工 业 出 版 社 出 版(1 0 00 1 1 北 京 安 定 门 外 安 华 里 二 区 一 号 楼 )石 油 工 业 出 版 社 印 刷 厂 排 版 印 刷 新 华 书 店 北 京 发 行 所 发 行*7 8 7 10 9 2 毫 米 16 开 本 7 印 张 1 80 千 字 印 1 - 20 0 01 9 98 年 3 月 北 京 第 1 版 1 9 98 年 3 月 北 京 第 1 次 印 刷ISB N
4、7 - 5 0 21 - 22 1 2 - 5/ T E18 5 4定 价 : 9 . 0 0 元序 言国 内 有 关 油 气 藏 常 规 增 产 技 术 的 丛 书 已 大 量 出 版 , 而 相 关 的 增 产 新 技 术 虽 有 单 项 报 导 尚 无 综 合 的 丛 书 。 本 书 介 绍 了 国 内 外 不 同 类 型 的 油 气 藏 增 产 新 技 术 , 对 我 国 增 产 技 术 的 发 展 将 产 生 重 大 促 进 作 用 。我 国 的 增 产 技 术 已 基 本 配 套 , 现 已 形 成 系 列 , 各 种 增 产 措 施 的 年 增 产 量 占 全 国 原 油 产 量
5、 的 8 % 左 右 , 已 成 为 改 善 油 田 开 发 效 果 和 保 持 原 油 产 量 稳 定 增 长 的 重 要 因 素 , 现 在 开 发 油 气藏 增 产 新 技 术 , 当 然 也 是 非 常 重 要 的 。由 于 我 国 的 油 气 藏 多 为 陆 相 沉 积 , 油 藏 类 型 多 、 油 层 物 性 差 、 层 薄 且 互 层 多 、 原 油 物 性 差 异 大 、 油 层 压 力 偏 低 、 单 井 产 量 不 高 , 而 且 油 水 关 系 复 杂 , 不 少 油 气 层 都 要 采 取 增 产 措 施 。 由 于 油 藏 的 上 述 情 况 , 采 取 增 产 措
6、 施 会 遇 到 不 少 困 难 , 增 产 措 施 一 般 投 入 较 多 。 而 对 一 些 低 产 井 来 说 , 因 为 增 产 幅 度 不 大 , 采 用 常 规 增 产 措 施 往 往 是 得 不 偿 失 。 前 苏 联 研 究 了 不 少 物 理 法 增 产 措 施 , 如 人 工 地 震 、 高 能 气 体 压 裂 及 超 声 波 等 方 法 , 美 国 、 加 拿 大 对 一 些 深 层 的 稠 油 采 用 了 电 磁 波 加 热 等 方 法 , 我 国 的 石 油 大 学 研 究 了 油 水 井 水 力 振 荡 解 堵 等 方 法 。 这 些 增 产 新 措 施 简 单 易
7、 行 , 设 备 及 操 作 费 用 投 入 少 , 而 且 增 产 效 果 明 显 , 即 使 用 于 低 产 井 仍 可 获 得 效 益 。 正 如 上 面 所 述 的 人 工 地 震 , 只 要 在 地 面 上 震 动 ( 打 夯 ) , 附 近 的 油 井 液 面 即 有 所 上 升 , 产 量 也 就 增 加 了 ; 又 如 电 磁 波 加 热 法 开 采 深 层 稠 油 , 注 蒸 汽 开 采 深 层 稠 油 时 , 因 为 井 深 , 沿 程 热 损 失 太 大 , 井 下 蒸 汽 干 度 太 低 , 不 足 以 用 热 力 方 法 开 采 稠 油 , 而 用 电 磁 波 加 热
8、 法 则 可 以 将 深 层 的 稠 油 开 采 出 来 。在 采 用 当 今 增 产 措 施 的 同 时 , 不 要 忽 视 油 气 藏 增 产 新 措 施 的 作 用 , 油 气 藏 增 产 新 措 施 有 时 能 够 解 决 常 规 增 产 措 施 不 能 或 不 易 解 决 的 问 题 ; 但 另 一 方 面 , 又 不 能 用 油 气 藏 增 产 新 措 施 去 代 替 常 规 增 产 措 施 。 比 如 高 能 气 体 压 裂 不 能 代 替 水 力 压 裂 , 因 为 高 能 气 体 压 裂 只 能 在 近 井 地 区 形 成 大 量 微 裂 缝 , 不 能 加 支 撑 剂 ,
9、只 能 起 到 解 堵 作 用 , 从 而 达 到 增 产 的 目 的 ; 而 采 用 水 力 压 裂 时 , 裂 缝 长 度 可 达 数 十 米 到 数 百 米 , 裂 缝 中 可 充 填 支 撑 剂 , 从 而 使 导 流 能 力 大 幅 度 增 加 , 同 时 增 产 倍 数 高 , 有 效 期 长 。 每 种 增 产 措 施 都 有 其 适 应 范 围 , 应 根 据 油 气 藏 的 条 件 、 增 产 要 求 及 经 济 效 益 去 选 择 增 产 方 法 , 发 挥 各 自 的 特 长 , 这 样 才 能 产 生 好 的 增 产 效 果 和 效 益 。 此 书 的 出 版 , 相
10、信 将 会 进 一 步 推 动 增 产 技 术 的 发 展 , 开 阔 有 关 技 术 人 员 优 化 增 产 措 施 的思 路 , 为 提 高 油 气 藏 增 产 效 果 和 经 济 效 益 创 造 有 力 的 条 件 。万 仁 溥 1996 年 7 月 31 日 北 京前 言80 年 代 后 期 以 及 进 入 90 年 代 以 来 , 在 我 国 , 关 于 油 气 藏 增 产 的 各 种 新 技 术 大 量 出 现 , 发 展 异 常 迅 速 , 有 的 已 经 形 成 了 一 定 规 模 的 工 业 应 用 。 例 如 , 经 过 国 内 十 多 年 的 研 究 , 高 能 气 体
11、压 裂 技 术 取 得 了 很 大 成 绩 , 截 止 1995 年 底 , 全 国 各 油 田 累 计 施 工 700 多 口 井 , 增 产 原油 7 万 多 吨 , 成 功 率 达 90 % 以 上 , 有 效 率 达 70 % 以 上 。 水 力 振 动 技 术 自 1991 年 6 月 投 入 现 场 使 用 以 来 , 已 施 工 850 多 井 次 , 增 产 增 注 效 果 明 显 , 累 计 增 油 已 达 20 多 万 吨 , 增 注 达 300 多 万 立 方 米 。一 般 来 说 , 这 些 新 技 术 成 本 低 廉 , 工 艺 简 便 , 增 产 效 果 显 著 ,
12、 经 济 效 益 高 , 对 环 境 污 染 很 小 , 具 有 很 大 的 发 展 前 途 。 但 是 由 于 发 展 历 史 短 , 对 它 们 的 增 产 机 理 及 对 设 计 与 效 果 预 测 的 理 论 研 究 还 不 够 , 应 用 规 模 尚 不 够 大 。 因 此 , 作 为 石 油 工 程 专 业 的 大 学 生 、 研 究 生 , 很 有 必 要 学 习 和 研 究 , 以 促 进 其 发 展 。本 书 使 用 已 公 开 发 表 的 文 献 以 及 有 关 专 业 会 议 的 技 术 报 告 , 反 映 了 各 项 技 术 在 国 内 外 的 发 展 状 况 、 国
13、内 的 研 究 深 度 以 及 现 场 应 用 情 况 。 选 材 主 要 立 足 于 国 内 , 有 的 技 术 比 较 成 熟 , 资 料 也 多 ; 有 的 资 料 较 少 , 就 使 用 了 一 些 国 外 资 料 。 目 的 是 给 学 生 作 出 尽 量 全 面 的 介 绍 , 使 他 们 对 各 项 技 术 有 一 定 深 度 的 了 解 。 本 书 作 为 校 内 教 材 油 气 藏 非 常 规 增 产 技 术 已 使 用 多 年 , 为 正 式 出 版 , 分 析 了 历 届 学 生 的 反 应 , 征 求 了 西 安 石 油 学 院 、 石 油 大 学 ( 华 东 ) 、中
14、 国 石 油 天 然 气 总 公 司 勘 探 开 发 科 学 研 究 院 知 名 专 家 、 教 授 的 意 见 , 中 国 石 油 天 然 气 总 公 司 咨 询 中 心 开 发 部 万 仁 溥 副 主 任 对 本 书 也 提 出 了 宝 贵 意 见 。 初 稿 完 成 后 , 周 春 虎 教 授 不 厌 其 烦 地 多 次 修 改 、 审 定 。 另 外 , 贺 礼 清 教 授 修 改 、 审 定 了 第 四 章 和 第 五 章 。 在 此 , 对 所 有 关 心 本 书 的 专 家 学 者 表 示 衷 心 的 感 谢 。 万 仁 溥 副 主 任 在 百 忙 之 中 为 本 书 作 了 序
15、 , 在 此 也 深 表 谢 意 。本 书 第 四 章 由 马 建 国 与 张 建 国 合 编 ; 第 六 章 由 马 建 国 与 刘 文 梅 合 编 ; 第 八 章 由 马 建 国 与 耿 海 平 合 编 , 其 他 各 章 均 由 马 建 国 编 撰 。 且 大 章 高 级 工 程 师 提 供 了 大 量 资 料 , 书 中 也 应 用 了 各 油 田 射 孔 界 人 士 的 技 术 报 告 , 在 此 深 表 谢 意 。由 于 时 间 仓 促 , 编 者 水 平 有 限 , 疏 漏 、 错 误 和 选 材 不 当 之 处 在 所 难 免 , 欢 迎 批 评 指 正 。编 者 1997 年
16、 7 月目 录第 一 章 高 能 气 体 压 裂 增 产 技 术 ( 1)第 一 节 关 于 火 工 的 有 关 知 识 ( 1)第 二 节 国 外 高 能 气 体 压 裂 技 术 发 展 概 况 ( 4)第 三 节 高 能 气 体 压 裂 的 增 产 机 理 及 理 论 研 究 ( 8)第 四 节 高 能 气 体 发 生 器 的 研 制 (13)第 五 节 高 能 气 体 压 裂 的 压 力 监 测 及 施 工 工 艺 (20)第 六 节 高 能 气 体 压 裂 技 术 应 用 效 果 (23)第 二 章 井 下 脉 冲 放 电 增 产 技 术 (26)第 一 节 井 下 脉 冲 放 电 设
17、 备 的 结 构 及 原 理 (26)第 二 节 井 下 脉 冲 放 电 增 产 技 术 油 田 试 验 情 况 (29)第 三 章 油 藏 人 工 地 震 处 理 技 术 (35)第 一 节 油 藏 人 工 地 震 处 理 技 术 机 理 研 究 情 况 (35)第 二 节 人 工 地 震 震 源 设 备 (42)第 三 节 国 内 油 田 应 用 及 效 果 评 价 (43)第 四 章 油 水 井 水 力 振 荡 增 产 增 注 技 术 (47)第 一 节 增 产 增 注 原 理 (47)第 二 节 现 有 井 下 水 力 振 荡 设 备 、 原 理 及 施 工 工 艺 (51)第 三 节
18、 井 下 水 力 振 荡 技 术 应 用 现 状 (57)第 四 节 对 现 有 技 术 的 评 价 (60)第 五 章 井 下 超 声 波 增 产 技 术 (61)第 一 节 井 下 超 声 波 提 高 油 气 渗 流 能 力 的 机 理 研 究 (61)第 二 节 超 声 波 处 理 油 层 设 备 (66)第 三 节 现 场 应 用 简 介 (69)第 六 章 稠 油 油 藏 电 磁 波 和 微 波 加 热 技 术 (72)第 一 节 油 藏 电 磁 波 加 热 技 术 (72)第 二 节 油 藏 微 波 加 热 技 术 (77)第 七 章 油 气 藏 微 生 物 处 理 技 术 (81
19、)第 一 节 油 藏 微 生 物 处 理 技 术 的 特 点 (81)第 二 节 油 藏 微 生 物 增 产 技 术 的 室 内 研 究 (85)第 三 节 油 藏 微 生 物 增 产 技 术 的 现 场 应 用 (89)第 八 章 深 穿 透 射 孔 增 产 技 术 (94)第 一 节 深 穿 透 聚 能 射 孔 技 术 (94)第 二 节 近 几 年 国 内 深 穿 透 射 孔 技 术 现 状 (97)第 三 节 深 穿 透 射 孔 枪 弹 的 配 套 技 术 ( 102)第 四 节 水 力 喷 射 穿 孔 技 术 ( 105)第 五 节 兼 有 压 裂 功 能 的 射 孔 器 ( 107
20、)参 考 文 献 ( 111)第 一 章 高 能 气 体 压 裂 增 产 技 术高 能 气 体 压 裂 是 一 种 独 特 的 油 气 井 增 产 新 工 艺 。 它 既 不 同 于 爆 炸 压 裂 , 又 区 别 于 水 力 压 裂 。 其 基 本 原 理 就 是 利 用 脉 冲 加 载 并 控 制 压 力 的 上 升 速 度 , 使 迅 速 释 放 的 高 温 高 压 气 体 在 井 筒 附 近 压 开 多 方 位 的 径 向 裂 缝 , 使 储 层 中 的 天 然 裂 缝 能 够 与 井 筒 连 通 , 从 而 达 到 增 产 的 目 的 。高 能 气 体 压 裂 涉 及 到 很 多 学
21、 科 领 域 。 70 年 代 以 来 , 特 别 是 80 年 代 , 国 外 先 后 动 员 了 许多 科 研 机 构 和 高 等 院 校 , 进 行 了 大 量 的 室 内 外 实 验 、 机 理 研 究 及 现 场 应 用 。 国 外 主 要 是 美国 和 前 苏 联 开 展 了 许 多 室 内 研 究 与 现 场 应 用 工 作 , 取 得 了 可 喜 成 就 。 国 内 起 步 较 晚 , 但 发 展 很 快 。 1986 年 以 来 , 现 场 施 工 试 验 获 得 了 可 喜 的 成 果 , 在 油 井 增 产 、 水 井 增 注 等 方 面 获 得了 较 好 的 效 果 ,
22、 并 展 示 出 很 好 的 发 展 前 景 。高 能 气 体 压 裂 增 产 技 术 大 量 涉 及 燃 烧 、 爆 炸 等 知 识 , 使 用 了 许 多 火 工 材 料 , 主 要 是 火 药 、 固 体 推 进 剂 。 因 此 , 我 们 在 本 章 第 一 节 中 首 先 介 绍 一 些 关 于 火 工 的 有 关 知 识 。第 一 节 关 于 火 工 的 有 关 知 识一 、 爆 炸 与 燃 烧燃 烧 1 是 物 质 进 行 剧 烈 的 氧 化 还 原 反 应 , 并 伴 随 着 发 热 和 发 光 的 现 象 。 通 常 所 称 的 燃 烧 是 指 某 些 物 质 ( 如 柴 、
23、 煤 、 油 等 ) 与 空 气 中 的 氧 气 化 合 引 起 的 剧 烈 氧 化 反 应 现 象 。 而 火 药 含 有 足 够 的 氧 化 剂 , 燃 烧 时 不 需 要 空 气 或 外 加 的 氧 化 剂 。 它 的 燃 烧 过 程 是 一 个 复 杂 的 物 理 化 学 过 程 。 火 药 表 面 受 到 点 火 作 用 的 加 热 后 , 开 始 分 解 、 气 化 , 气 化 后 的 产 物 在 气 相 中 继 续 进 行 化 学 反 应 , 直 到 生 成 最 后 的 燃 烧 产 物 , 并 将 火 药 中 贮 存 的 化 学 能 释 放 出 来 。 整 个 燃 烧 过 程 依
24、 靠 其 本 身 的 作 用 得 以 稳 定 进 行 。 火 药 的 燃 烧 按 照 反 应 程 度 分 为 完 全 燃 烧 和 不 完 全 燃 烧 ; 根 据 燃 烧 的 稳 定 性 , 分 为 稳 态 燃 烧 和 非 稳 态 燃 烧 , 非 稳 态 燃 烧 包 括 振 荡 燃 烧 、 燃 烧 转 爆 轰 等 。 燃 烧 以 传 导 、 扩 散 和 辐 射 方 式 在 物 质 中 自 行 传 播 , 常 压 下 通 常 以 每 秒 几 毫 米 到 几 十 毫 米 的 速 度 传 播 。 倘 若 在 密 闭 或 半 密 闭 容 器 中 , 燃 烧 速 度 急 剧 加 快 , 压 力 高 达 数
25、 百 兆 帕 , 此 时 燃 烧 的 气 体 产 物 能 做 抛 射 功 , 如 火 炮 发 射 弹 丸 正 是 利 用 燃 烧 的 这 一 特 征 。爆 燃 是 燃 速 很 快 , 伴 有 火 焰 、 火 花 , 并 且 ( 或 者 ) 燃 烧 着 的 粒 子 四 面 飞 散 、 不 需 外 界 供 氧 的 燃 烧 。 反 应 区 以 低 于 音 速 进 入 未 燃 物 质 。 爆 破 弹 不 能 完 全 爆 炸 的 现 象 就 是 一 种 爆 燃 。爆 炸 是 在 极 短 暂 时 间 内 发 生 能 量 转 变 或 气 体 体 积 急 剧 膨 胀 的 现 象 , 是 由 迅 速 的 物 理
26、 或 化 学 变 化 所 引 起 的 。 广 义 的 爆 炸 过 程 包 括 爆 轰 、 爆 燃 与 燃 烧 。 爆 炸 一 般 分 为 物 理 爆 炸 、 化 学 爆 炸 和 核 爆 炸 三 类 。 炸 药 的 爆 炸 属 于 化 学 爆 炸 , 它 有 三 个 特 征 : 反 应 的 放 热 性 。 放 热 化 学 反 应 是 产 生 化 学 爆 炸 的 必 要 条 件 。 目 前 常 规 军 用 炸 药 的 爆 热 一 般 为 3 6 MJ/ kg。 反 应 的 高 速 性 。 爆 炸 反 应 是 在 微 秒 级 ( 10 - 6 s) 时 间 内 完 成 的 , 这 是 爆 炸 反 应
27、 的 一 个 重 要 特 征 , 是 爆 炸 具 有 大 功 率 和 爆 破 作 用 的 原 因 。 过 程 的 传 播 速 度 可 达 每 秒 数 千 米 , 与 外 界 条 件 关 系 不 大 。 生 成 大 量 高 温 高 压 气 体 产 物 。 这 些 气 体 产 物 是 爆 炸 作 功 的 工 质 , 是 爆 炸 过 程 中 实 现 炸 药 势 能 转 变 为 机 械 功 的 物 理 因 素 。 每 千 克 军 用 炸 药 爆 炸 时 生 成 的 气 体 产 物 的 体 积 一 般 为 600 11000 L , 使 爆 炸 点 的 压 力 急 剧 地 突 变 。爆 轰 是 带 有
28、化 学 反 应 的 间 断 面 ( 或 冲 击 波 ) 以 大 于 物 料 中 的 声 速 沿 爆 炸 物 传 播 的 流 体 动 力 学 过 程 。 冲 击 波 传 入 爆 炸 物 内 以 后 , 在 受 压 缩 的 薄 层 爆 炸 物 内 产 生 高 速 化 学 反 应 并 释 放 大 量 的 热 能 , 支 持 冲 击 波 继 续 传 播 。 这 种 带 有 高 速 化 学 反 应 的 冲 击 波 称 为 爆 轰 波 。 爆 轰 波 通 过 后 , 原 来 的 爆 炸 物 变 成 高 温 、 高 压 、 高 能 量 密 度 的 气 体 爆 轰 产 物 , 急 剧 膨 胀 , 对 周 围
29、物 体 产 生 压 缩 、 势 掷 或 其 他 破 坏 作 用 。 气 体 、 液 体 和 固 体 炸 药 以 及 气 液 、 气 固 和 液 固 混 合 多 相 爆 炸 物 在 达 到 爆 炸 浓 度 极 限 范 围 的 条 件 下 , 都 可 以 激 发 爆 轰 。燃 烧 转 爆 轰 是 爆 炸 性 物 质 的 燃 烧 和 稳 定 爆 轰 之 间 的 一 种 不 稳 定 变 化 ( 指 速 度 ) 的 中 间 过 程 。 变 化 由 点 燃 引 起 , 起 初 以 每 秒 百 米 以 上 的 速 度 燃 烧 , 最 终 以 出 现 速 度 达 每 秒 千 米 左 右 的 爆 轰 现 象 结
30、 束 , 通 常 分 为 四 个 阶 段 : 层 燃 烧 、 不 稳 定 对 流 燃 烧 、 低 速 爆 轰 和 高 速 爆 轰 。 燃 烧 转 爆 轰 的 变 化 大 多 数 发 生 在 密 闭 或 半 密 闭 空 间 内 , 由 于 爆 炸 物 质 燃 烧 释 放 的 热 量 和 气 体 产 物 使 空 间 内 的 压 力 急 剧 上 升 , 导 致 冲 击 波 的 形 成 而 转 为 爆 轰 。 大 型 固 体 推 进 剂 发 动 机 装 药 在 一 定 条 件 下 也 会 产 生 燃 烧 转 爆 轰 , 导 致 发 动 机 严 重 损 坏 。 这 种 现 象 与 推 进 剂 发 动 机
31、 的 能 量 、 装 药 尺 寸 和 形 状 以 及 燃 速 特 性 有 关 。二 、 火 工 材 料火 药 是 在 无 外 界 供 氧 条 件 下 , 可 由 火 花 、 火 焰 等 外 界 能 源 正 常 引 燃 , 并 迅 速 进 行 有 规 律 的 燃 烧 , 同 时 生 成 大 量 热 和 气 体 产 物 的 混 合 物 , 属 我 国 历 史 沿 用 词 。 从 广 义 上 说 , 火 药 属 于 炸 药 的 一 类 , 通 常 由 氧 化 剂 、 粘 结 剂 、 可 燃 剂 及 附 加 剂 ( 如 安 定 剂 、 燃 烧 催 化 剂 ) 等 组 成 , 可 作 为 发 射 枪 炮
32、 弹 丸 、 火 箭 、 导 弹 武 器 及 各 种 驱 动 装 置 的 能 源 材 料 。 火 药 按 一 定 方 式 装 填 在 武 器 中 燃 烧 时 , 其 化 学 能 转 变 为 热 能 , 同 时 产 生 的 高 压 气 体 变 成 弹 丸 、 火 箭 或 导 弹 的 动 能 。 火 药 的 能 量 及 其 释 放 速 率 是 这 两 个 过 程 的 决 定 因 素 , 也 是 决 定 武 器 性 能 的 重 要 因 素 之 一 。 火 药 的 能 量 性 质 主 要 由 爆 热 、 比 容 、 火 药 力 或 比 冲 等 表 征 。发 射 药 也 就 是 枪 炮 发 射 药 ,
33、是 用 来 发 射 枪 炮 弹 丸 的 一 类 火 药 。 它 在 枪 炮 药 室 内 被 引 燃 后 , 迅 速 产 生 高 压 气 体 , 推 动 弹 丸 沿 身 管 高 速 运 动 。 弹 丸 离 开 身 管 时 , 一 般 说 发 射 药 已 燃 烧 完 。 常 用 的 枪 炮 发 射 药 有 单 基 、 双 基 和 三 基 火 药 以 及 混 合 硝 酸 酯 火 药 等 。单 基 火 药 又 称 单 基 发 射 药 、 硝 化 纤 维 素 火 药 , 以 硝 化 纤 维 素 为 主 要 能 量 组 分 , 并 加 入 适 量 的 其 他 添 加 剂 。 单 基 火 药 属 于 易 挥
34、 发 性 溶 剂 火 药 。 单 基 火 药 能 量 较 低 、 烧 蚀 小 , 广 泛 用 于 各 种 枪 械 和 大 口 径 低 装 药 量 的 火 炮 。双 基 火 药 以 硝 化 纤 维 素 和 二 元 醇 或 多 元 醇 的 硝 酸 酯 为 主 要 能 量 组 分 , 属 于 难 挥 发 性 溶 剂 火 药 。 以 硝 酸 酯 类 为 主 要 化 学 成 分 的 有 硝 化 甘 油 火 药 、 硝 化 二 乙 二 醇 火 药 、 硝 化 木 糖 醇 发 射 药 等 品 种 。 其 能 量 范 围 大 于 单 基 火 药 , 烧 蚀 也 较 大 。 用 于 大 口 径 火 炮 和 迫
35、击 炮 的 发 射 装 药 时 , 称 双 基 发 射 药 ; 用 于 火 箭 发 动 机 时 , 称 为 双 基 火 箭 推 进 剂 。三 基 火 药 以 硝 化 纤 维 素 、 硝 化 甘 油 ( 或 其 他 硝 酸 酯 ) 和 一 种 固 体 含 能 材 料 为 主 要 能 量 组 分 。 通 常 根 据 所 加 入 的 固 体 含 能 材 料 的 类 别 来 命 名 , 如 硝 基 胍 发 射 药 、 太 安 发 射 药 、 硝 胺 发 射 药 等 。 在 能 量 相 同 时 , 三 基 火 药 爆 温 低 , 烧 蚀 小 , 火 焰 也 小 , 适 于 弹 丸 初 速 高 、 烧 蚀
36、 小 的 大 口 径 高 膛 压 火 炮 装 药 。固 体 火 箭 推 进 剂 简 称 固 体 推 进 药 , 在 使 用 和 贮 存 条 件 下 呈 固 态 , 其 主 要 组 分 是 固 体 氧 化 剂 、 可 燃 剂 、 粘 结 剂 以 及 交 联 剂 、 燃 烧 催 化 剂 、 燃 烧 稳 定 剂 等 。 固 体 推 进 剂 装 入 发 动 机 点 燃 后 , 通 过 排 出 燃 气 的 反 作 用 力 驱 动 火 箭 或 导 弹 飞 行 。 常 用 的 有 双 基 推 进 剂 、 改 性 双 基 推 进 剂 、 复 合 推 进 剂 等 。 目 前 在 能 量 、 燃 烧 力 学 、
37、安 全 等 性 能 和 加 工 工 艺 方 面 已 提 高 到 了 新 的 水2平 , 在 战 略 与 战 术 导 弹 、 卫 星 发 射 、 航 天 及 人 工 降 雨 火 箭 等 方 面 获 得 了 广 泛 应 用 。 气 体 发 生 剂 是 可 以 产 生 气 体 的 物 质 。 火 药 型 ( 也 称 推 进 剂 型 ) 气 体 发 生 剂 是 依 靠 自 身 的化 学 反 应 产 生 气 体 的 药 剂 。 和 高 压 气 瓶 的 气 源 相 比 , 它 有 以 下 特 点 : 成 气 率 高 , 尤 其 是 单 、 双 基 型 气 体 发 生 剂 , 燃 烧 时 几 乎 不 形 成
38、 固 体 产 物 。 其 气 体 产 物 的 主 要 成 分 是 CO、 CO2 、N2 、 H2 O 和 H2 。 力 学 性 能 好 , 结 构 致 密 , 便 于 造 型 。 这 类 发 生 剂 的 强 度 较 高 , 可 承 受 高压 力 、 高 加 速 度 载 荷 , 能 在 很 宽 的 温 度 范 围 内 使 用 , 也 能 在 不 同 的 环 境 条 件 下 稳 定 而 有 规 律 地 燃 烧 。 潜 能 大 , 燃 气 温 度 高 。 加 之 成 气 率 高 , 所 以 这 类 发 生 剂 比 其 他 类 型 的 气 体 发 生 剂 有 更 高 的 做 功 能 力 。 成 气
39、速 度 可 以 控 制 。 速 度 可 以 提 高 , 也 可 变 慢 , 能 够 通 过 药 剂 的 不 同 组 分 和 不 同 药 型 以 及 阻 燃 技 术 来 实 现 , 因 此 可 以 用 在 不 同 要 求 的 装 置 中 。 但 是 火 药 型 气 体 发 生 剂 是 一 种 容 易 点 燃 、 对 冲 击 较 敏 感 的 危 险 性 物 质 , 使 用 中 应 避 免 过 热 和 撞 击 。 由 于 成 气 过 程 较 快 , 如 果 装 置 设 计 不 当 , 成 气 时 会 造 成 装 置 的 超 压 。 这 些 都 是 设 计 火 药 型 气 体 发 生 剂 的 科 技
40、人 员 应 予 以 注 意 的 。黑 火 药 是 我 国 古 代 四 大 发 明 之 一 , 是 最 古 老 而 有 意 义 的 烟 火 型 气 体 发 生 剂 。 典 型 的 黑 火 药 配 方 为 : 硝 酸 钾 碳 硫 = 75 15 10 。 其 中 硫 既 是 一 种 可 燃 物 , 又 起 粘 合 剂 的 作 用 。 黑 火 药 被 广 泛 用 作 点 火 剂 和 动 力 药 剂 , 例 如 火 炮 中 的 点 燃 发 射 药 装 药 和 火 箭 中 的 点 燃 推 进 剂 装 药 , 是 点 火 器 的 辅 助 点 火 药 , 也 是 点 火 药 盒 中 的 主 要 发 火 成
41、分 , 具 有 较 强 的 点 火 能 量 。起 爆 药 2 用 作 爆 炸 过 程 的 引 爆 剂 , 用 来 激 发 主 要 爆 药 的 爆 炸 。 它 在 不 大 的 上 界 热 作 用 的 影 响 下 , 能 以 爆 轰 的 形 式 爆 炸 , 如 火 花 、 撞 击 、 针 刺 、 摩 擦 电 热 等 就 能 引 起 爆 炸 。 它 的 爆 炸 转 化 有 一 个 特 点 , 即 爆 炸 速 度 增 大 到 最 大 值 的 时 间 非 常 短 , 其 他 炸 药 无 法 相 比 , 而 且 过 程 与 装 药 多 少 无 关 。 压 制 雷 管 时 , 常 用 的 起 爆 炸 药 有
42、 雷 汞 、 迭 氮 铅 、 三 硝 基 间 苯 二 酚 铅 等 。 雷 汞 g( ON C)2 敏 感 , 草 棍 轻 轻 一 碰 都 能 引 起 爆 炸 。 迭 氮 铅 3 ) 2 为 4.8 , 对 撞 击 摩 擦 火 花 很 敏 感 ( 比 雷 汞 稍 差 一 些 ) 。 三 硝 基 间 苯 二 酚 铅 为 黄 色 或 棕 色 的 结晶 物 质 , 对 于 火 焰 较 迭 氮 铅 敏 感 , 在 制 造 雷 汞 中 , 用 作 易 燃 附 合 物 , 通 常 与 迭 氮 铅 一 起 使 用 。炸 药 是 在 一 定 的 外 界 能 量 作 用 下 , 能 发 生 高 速 的 化 学 反
43、 应 , 放 出 大 量 的 热 , 生 成 气 体 产 物 并 对 外 界 做 功 的 化 合 物 或 混 合 物 。 广 义 的 炸 药 包 含 起 爆 药 、 猛 炸 药 、 火 药 和 烟 火 剂 。 国 内 通 常 称 谓 的 炸 药 是 指 猛 性 炸 药 。 炸 药 和 火 药 的 主 要 区 别 是 , 炸 药 爆 炸 变 化 的 主 要 形 式 是 爆轰 , 对 外 界 做 爆 破 功 , 作 用 瞬 间 功 率 极 高 ; 火 药 通 常 是 燃 烧 , 对 外 界 主 要 由 高 温 、 高 压 气 体 做 抛 掷 功 。 炸 药 的 性 能 由 化 学 安 定 性 、
44、感 度 、 爆 速 、 爆 热 、 爆 温 、 爆 压 、 爆 容 、 猛 度 和 做 功 能 力 等 表 征 。猛 性 炸 药 具 有 相 当 大 的 稳 定 性 , 它 的 爆 炸 是 在 相 当 大 的 外 力 影 响 下 引 起 的 , 通 常 是 借 助 起 爆 药 来 激 发 。 它 的 爆 炸 转 化 的 主 要 形 式 是 爆 轰 , 不 过 在 激 发 起 爆 的 时 候 , 过 程 速 度 增 大 到 最 大 值 的 时 间 比 起 爆 药 要 大 得 多 。 它 的 爆 炸 威 力 非 常 强 大 , 油 井 射 孔 用 的 黑 索 金 、 梯 恩 梯 、 硝 化 甘 油
45、 、 硝 胺 等 均 属 此 类 炸 药 。黑 索 金 ( C3 H6 O6 N6 ) 属 硝 胺 类 炸 药 , 是 本 类 炸 药 中 应 用 最 广 泛 的 一 种 , 其 爆 炸 威 力 和化 学 稳 定 性 都 比 较 好 , 又 称 三 亚 甲 基 三 硝 胺 , 简 称 RDX。 黑 索 金 的 爆 速 和 爆 压 比 一 般 炸 药( 如 梯 恩 梯 、 特 屈 儿 等 ) 高 得 多 , 同 时 机 械 感 度 也 较 高 。 由 于 黑 索 金 撞 击 敏 感 度 较 高 , 所 以 长 期 以 来 只 能 作 雷 管 的 主 装 药 , 而 目 前 黑 索 金 广 泛 地
46、 用 于 石 油 射 孔 器 材 中 的 导 爆 索 装 药 。 钝 感 的 黑 索 金 与 微 量 高 分 子 物 质 的 混 合 物 制 成 的 炸 药 , 是 目 前 石 油 射 孔 弹 的 主 装 药 。3奥 克 托 今 又 名 环 四 亚 甲 基 四 硝 胺 , 简 称 HMX。 奥 克 托 今 的 化 学 结 构 很 类 似 于 黑 索 金 , 但 是 它 的 结 晶 密 度 较 高 , 因 此 能 够 达 到 更 高 的 爆 速 和 爆 压 。 据 目 前 所 知 , 爆 速 超 过 9000m/ s 的 爆 药 较 少 , 而 奥 克 托 今 的 爆 速 已 达 9000m/
47、s。 它 的 稳 定 性 好 , 特 别 是 高 温 时 的 热 稳 定 性 更 优 于 黑 索 金 、 梯 恩 梯 等 普 通 炸 药 , 仅 此 一 点 , 该 炸 药 就 成 为 石 油 深 井 射 孔 弹 理 想 的 主 装 药 。 混 合 炸 药 又 称 爆 炸 混 合 物 , 是 指 由 两 种 或 两 种 以 上 的 物 质 组 成 的 能 发 生 化 学 爆 炸 的 混 合 物 。 石 油 射 孔 弹 、 军 用 弹 药 及 爆 破 工 程 器 材 等 使 用 的 炸 药 装 药 , 绝 大 部 分 为 混 合 炸 药 。 混 合 炸 药 的 成 分 中 除 主 炸 药 外 ,
48、 常 通 过 增 加 某 些 成 分 来 改 善 炸 药 的 耐 热 性 能 , 爆 炸 性 能 及 加 工 性能 , 常 添 入 的 附 加 剂 有 钝 感 剂 、 粘 结 剂 、 增 塑 剂 等 。油 气 井 射 孔 弹 用 耐 热 混 合 炸 药 3 属 于 高 能 混 合 炸 药 , 绝 大 部 分 以 黑 索 金 、 奥 克 托 今 为 主 体 。 近 年 来 , 国 内 专 为 射 孔 弹 主 装 药 研 制 了 多 种 耐 热 单 质 和 耐 热 混 合 炸 药 , 这 里 仅 举 几 例 。 1235 号 耐 热 传 爆 药 : 具 有 较 高 的 爆 轰 感 度 , 能 在
49、180 温 度 下 工 作 2h , 爆 轰 性 能 、 成 型 性 能 好 , 机 械 强 度 高 , 使 用 安 全 。 目 前 主 要 作 为 无 枪 身 陶 瓷 射 孔 弹 ( 或 玻 璃 弹 ) 的 传 爆 炸 药 , 也 可 作 为 其 他 的 高 温 传 爆 炸 药 。 2 号 耐 热 炸 药 : 该 炸 药 系 以 TATB ( 三 氨 基 三 硝 基 苯 ) 为 主 体 的 耐 热 混 合 炸 药 , 耐 热 性 能 好 , 敏 感 度 极 低 , 使 用 安 全 , 可 用 于 耐 高 温 ( 250 ) 的 射 孔 弹 或 其 他 爆 破 器 材 中 。 411 号 耐 热 炸 药 : 可 在 温 度 为 210 220 条 件 下 工 作 2h , 它 的 爆 轰 性 能 好 , 破 甲 深 度 深 , 撞 击 感 度 和 摩 擦 感 度 低 , 有 较 好 的 安 全 性 能 , 成 型 性 能 好 , 机 械 强 度 高 , 是 一 种 综 合 性 能 较
