1.3.3. Другие свойства ЭмПвв.

Водоустойчивость.

Анализ данных показывает, что одним из основных преимуществ ЭВВ является превосходная водоустойчивость составов, что позволяет применять их в любых условиях обводнённости скважин [5]. Водоустойчивость ЭВВ обусловлена тем, что раствор окислителей защищён водонепроницаемой пленкой углеводородов. Переход солей в воду осуществляется за счёт диффузии компонентов, постепенного набухания эмульгатора и разрушения защитных пленок.

Одним из показателей качества ЭВВ является их надёжная детонация после выдержки зарядов в воде без значительного снижения взрывчатых характеристик. Влияние дисперсности на водоустойчивость представляется довольно сложным - от дисперсности зависят в основном характеристики масляных пленок на поверхности частиц эмульсии.

Плотность

Одной из важных характеристик является плотность состава, которая может меняться в пределах 0, 2-1,5 г/ см³ в зависимости от типа и количества сенсибилизатора. Зависимость плотности от давления и температуры, а в случае растворов - и от концентрации компонентов, определяется уравнением состояния [1].

Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение является термодинамической характеристикой поверхности раздела двух фаз, определяемой работой обратимого изотермического образования единицы площади этой поверхности. Оно измеряется в джоулях, деленных на квадратный метр (Дж/м²). Поверхностное натяжение на границе двух конденсированных фаз (например, между несмешивающимися жидкостями) обычно называется межфазным натяжением. Работа образования новой поверхности затрачивается на преодоление сил межмолекулярного сцепления (когезии) при переходе молекул вещества из объема тела в поверхностный слой. Поверхностное натяжение уменьшается при повышении температуры и под воздействием поверхностно-активных веществ и не зависит от размера и формы поверхности, если объемы фаз достаточно велики по сравнению с размерами молекул. Влияние поверхностного натяжения весьма существенно в процессах диспергирования жидкостей [1].

1.4.Взрывчатые характеристики эмульсионных ПВВ

В соответствии с теорией горячих точек, при инициировании эмульсионного ВВ равномерно рассеянные в ВВ бесчисленные воздушные микропузырьки являются горячими точками. При адиабатическом сжатии инициирующим ударом, нанесённым извне, механическая энергия постепенно превращается в тепловую, воздушные микропузырьки непрерывно нагреваются, в кратчайший период (10^-3-10^-5 секунды) формируется серия горячих точек (400-600 °С) и наконец ВВ побуждается к детонации. Исследования показывают, что чувствительные воздушные пузырьки, содержащиеся в эмульсионном ВВ, должны быть по возможности меньшими и должны быть равномерно распределены, для того чтобы при адиабатическом сжатии ВВ из-за быстрого нагревания образовалось много горячих точек. Обычно диаметр воздушного пузырька составляет 1-100 мик­рометров, но предпочтителен ниже 50 микрометров Оптимальное число воздушных пузырьков составляет 10⁴-10⁷ на кубический сантиметр. Совершенно ясно, что, когда полученное число воздушных пузырьков определено, мы должны рассматривать оба благоприятных фактора, которые повышают восприимчивость ВВ к детонации, и неблагоприятный фактор, который понижает мощность ВВ.

Восприимчивость к инициирующему импульсу ЭВВ также зависит от количества кристаллов в эмульсионной матрице и снижается при их увеличении [5].

1.4.1.Теплота взрыва, работоспособность и чувствительность сенсибилизированной эмульсии

Теплота взрывчатого превращения и работоспособность являются основными энергетическими характеристиками ПВВ. Определение условий максимального выделения теплоты позволяет выделить граничные значения изменения компонентного состава.

Максимальная работоспособность зависит от размера заряда и степени сенсибилизации и может достигать от 0,6 до 0,95 расчётной. Вода снижает удельную энергию, но при введении до 15 % повышается эффективность и

снижаются температурные пределы применения и увеличивается диссоциация энергетических продуктов типа CO₂ и H₂O. Процесс растворения эндотермический и в данном случае компенсирует теплоту испарения воды.

Одной из важных характеристик безопасности является чувствительность к инициирующему импульсу, которая может выражаться через критическое давление инициирования или скорость прострела пулей.

Основываясь на результатах проведённых экспериментов по чувствительности сенсибилизированных эмульсионных составов, исследователи сделали вывод, что до плотности заряда порэмита 1350 кг/м³ для возбуждения детонации требуется небольшое давление порядка 9,5 кбар. Эта величина находится на одном уровне в диапазоне плотностей от 1000 до 1350 кг/м³, затем давление инициирования резко возрастает при плотности 1400 кг/м³ до 100-105 кбар., что указывает на изменение механизма детонации [5].

1.4.2.Скорость детонации и критический диаметр

Одной из основных практических характеристик ЭВВ является скорость детонации, которая может регулироваться в широких пределах от 2000 до 6000 м/с плотностью состава. Таким образом, величина скорости детонации будет определяться типом и количеством газа, материалом оболочки, его размерами и качеством распределения в эмульсии.

Исследование детонационных характеристик показало, что скорость детонации сначала увеличивается с повышением плотности ЭВВ до максимума, а затем понижается независимо от вида сенсибилизации. Обычно скорость детонации в трубе диаметром 0,3 м при плотности 1100 кг/м³ составляет 4500 м/с [5].

Эмульсионные составы, плотность которых выше определённой величины, так называемой критической, теряют чувствительность к детонации, являющуюся функцией количества воды, окислителя, масла и способа сенсибилизации.

Некоторые источники [24] утверждают, что повышает чувствительность к детонации при длительном хранении введение в горючее более 1 % полимера из группы эпоксидной, нефтяной, бутадиеновой ненасыщенной полимерных смол, полиизобутилена или сополимера этилена и винилацетата.

Повышение чувствительности к детонатору и стабильности при хранении даёт добавление в горючее стабилизатора в виде полициклического углеводорода типа стеаринов и холестерина, ланолина, холестерола, стерола, ланостерола, который способствует снижению критического диаметра

до 8 мм.

По сравнению с аналогичными компонентными составами типа игданита и гранулитов эмульсионные вещества имеют более высокую критическую плотность и меньший критический диаметр. Это объясняется отличием в механизмах детонации при тесном контакте горючего и окислителя и их малых размерах (в пределах 14-20 мкм и горючего – 0,1-0,3 мкм). Полученные результаты показывают, что критическая плотность применения порэмита при рабочем диаметре более 0,05 м составляет 1350 кг/м³, а для металлизированного – 1450 кг/м³. Таким образом, в реальных горно-геологических условиях применения ЭВВ для получения надёжной детонации необходимо поддерживать плотность заряда в 1250-1300 кг/м³, что достигается введением в состав 5-процентного раствора нитрита натрия в количестве не более 1 %.

Критический диаметр ЭВВ сильно зависит от плотности зарядов и составляет 0,006 м при плотности 1000 кг/м³, 0,009 м – при 1100 кг/м³, 0,011 м – при 1200 кг/м³ и 0,02 м – при 1300 кг/м³ [5].