[发明专利]一种产气药剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种产气药剂，尤其涉及一种本质安全、产气量大、燃温低和燃气洁净的产气药剂。

背景技术

目前，我国用于破碎岩石应用最广的方法主要有爆破法和机械破岩法，而其他现代破岩技术，如水射流法、等离子体法、激光法、超声波法等，因开采效率、经济性和区域性限制，只能作为破岩的一种辅助手段。

建立在机械钻孔和炸药相结合的爆破钻孔法破岩方式以综合效率高在较长时期内占据着相当重要的地位，但爆炸破岩火药燃烧速度极快，升压时间为微秒级，峰值压力极高, 能量几乎全部消耗在井壁岩石表面的粉碎性破坏中，压裂过程难以控制，地层裂缝来不及扩张和延伸，使岩石表面形成压实层并伴有10~100条微细裂缝产生，缝长10~100mm。且对原岩的扰动性大，易造成周边岩石破坏，存在支护困难，破碎岩石块度不均匀。

高能气体压裂是20世纪80年代发展起来的一项技术，已广泛应用于油气田的开采，该工艺过程是以火药或推进剂燃烧瞬间产生高温、高压气体，对岩层进行压裂的一种技术。高能气体压裂火药燃烧速度较快, 升压时间为毫秒级，峰值压力较高, 能量传递较快, 因而不受地层岩石应力控制, 可形成径向放射状多条长裂缝。

而在岩媒体造缝、切割领域，为了按设计来开采石材，对高能气体压裂技术提出了以下几点要求：

（1）有效：造缝可控，可按设计尺寸完成切割。

（2）价格低廉。

（3）使用安全。

（4）环保，无污染和无毒性。

（5） 压裂技术不受地域限制。

目前尚无满足上述条件的产气药剂产品。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了本质安全、产气量大、燃温低和燃气洁净的产气药剂。

本发明的一种产气药剂，包括草酸铵和氯酸盐或高氯酸盐。

本发明的所述各组分及其重量比为：草酸铵为30~60wt%，氯酸盐或高氯酸盐为40~70wt%。

本发明的所述各组分及其重量比优选为：草酸铵为50~55wt%，氯酸盐或高氯酸盐为45~50wt%。

本发明所述草酸铵为还原剂，是一水合草酸铵或无水草酸铵。

所述草酸铵的粒度为5μm~50μm。

本发明所述氯酸盐为氯酸钠、或氯酸钾的一种或组合。

本发明所述高氯酸盐为高氯酸锂、或高氯酸钠、或高氯酸钾的一种或组合。

本发明所述氯酸盐或高氯酸盐的粒度为10μm~100μm。

本发明在大于5MPa的环境压强下工作，且反应过程的主要产物为H₂O、CO₂、N₂等，发气量大于600L/kg，燃温低（小于1700K），反应初始压力高可用于初始岩石裂缝的形成，而气态水摩尔含量大于50%，随着裂缝拓展，压力下降和温度降低，气态水逐渐转化为液态水，压力急剧下降；生产过程安全，可作为动力源、汽车安全气囊、漂浮气囊、气体压裂造缝领域。

本发明的有益效果是：

（1）压力可控：可按设计开采模型进行压裂切割作业。

（2）本质安全：常温常压下难以引燃，可燃极限压强达5MPa，泄压后可停止反应。

（3）价格低廉：选用了常用易得组分，原材料易于取得。

（4）环保：反应产物洁净，主要为H₂O、CO₂、N₂等。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员的应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

准确称量35g草酸铵和65g高氯酸锂，后均匀充分混合，用密闭容器填装。采用最小自由能法计算本配方在5MPa环境压力下的参数：本配方的燃温为1593.9 K，发气量为531.9 L/kg，气体成分见表1所示。

表1 气体成分

实施例2

准确称量40g草酸铵、55g氯酸钾和5g氯酸钠，后均匀充分混合，用密闭容器填装。采用最小自由能法计算本配方在5MPa环境压力下的参数：本配方的燃温为1697.7 K，发气量为567.1 L/kg，气体成分见表2所示。

表2 气体成分

实施例3