专利名称：热切管器的烟火剂及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于化工技术领域，特别涉及一种用于热切管器的烟火剂及其生产工艺。
背景技术：
在油气井、地热井、煤层气井和水井的钻井与采收过程中，往往因机械失效、井下条件恶劣和人为错误导致钻杆、油管、套管和封隔器等管件被卡，引起卡管事故。随着斜井和角度大于42度的定向井的增多，卡管事故也明显增多。在墨西哥湾，定向井发生卡管事故约占91％。
当发生卡管事故时，需要将管件分离。现有分离管件的方法有爆炸松扣、化学切管和聚能切管。但这些方法存在着成功率低、费用高、作业时间长、污染环境、切口不平整等种种不足之处。
采用热切管器是一种理想的方法。在热切管器中，需要装有烟火剂，使它在点火管的作用下产生高温高压的熔融金属流，并通过喷嘴高速作用于被切管件上，实现切割。但目前，还没有一种专用于热切管器的烟火剂出现。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种热切管器的烟火剂，使它专用于热切管器，可以高效安全地对管件进行切割。
本发明的目的是通过下列技术方案来实现的本热切管器的烟火剂基本上由铝热剂和成气剂所组成，各成份的重量百分比为铝热剂70％～95％，成气剂5％～30％。
在上述的热切管器的烟火剂中，所述的铝热剂是由铝和三氧化二铁所组成。通常，铝与三氧化二铁之间的重量配比为1∶2～4。
在一定温度下，铝与三氧化二铁发生化学反应，其反应式为
上述反应的温度通常是在700℃至1000℃范围内。通过这一反应，其生成的产物温度可达2600℃以上。
在上述的热切管器的烟火剂中，所述的成气剂是高锰酸钾与活性炭混合物、聚四氟乙烯或者硝化棉。
在铝热剂反应时，由于产生高温，成气剂也随之分解为气态产物，由此形成喷射熔融金属流所需的内压。各种成气剂产生气态产物的反应式如下1.
2.
3.
上述热切管器的烟火剂的生产工艺为首先将铝热剂和成气剂均匀混合；然后把此混合物装入模子中压制成中心具有内孔的柱状体，成为烟火剂外层；最后，在内孔中装入铝热剂和成气剂的混合物，成为烟火剂内层，且使内层的密度小于外层的密度。
显然，经上述工艺生产所得的烟火剂为固体块状物，且分为内外两层。由于内层密度较小，故用于与点火管接触，起到引燃作用。
通常，在上述热切管器的烟火剂的生产工艺中，烟火剂外层的密度范围为3.0～4.2g/cm3，内层的密度范围为1.4～2.8g/cm3。
本发明的优点在于由于烟火剂具有较高的点火温度，在常温下很难发生反应，因此使用十分安全、运输也方便。同时，烟火剂产品采用内层密度小、外层密度大的双层结构，有利于点火管引燃本烟火剂。
图1是本发明提供的热切管器的烟火剂的剖视图。
图2是本发明提供的热切管器的烟火剂外层的俯视图。
图3是采用本发明提供的烟火剂的热切管器的局部结构示意图。
图中，11、烟火剂外层；12、烟火剂内层；13、内孔；2、活塞；3、壳体；4、点火管；5、接线柱；6、耐热层；7、喷嘴；8、堵头。
具体实施例方式
首先将铝粉100克和三氧化二铁300克混合，配成铝热剂共400克。把此铝热剂与100克的成气剂混合。本实施例中，成气剂选用硝化棉。这样就得到粉末状的混合物。然后将此混合物放入模子中压制成中心具有内孔13的柱状体，即烟火剂外层11，如图2所示。最后，在内孔中装入未经压制的上述混合物，成为烟火剂内层12。
如图1和图2所示，本实施例中，烟火剂外层11密度较大，在3.6g/cm3左右。内层12密度较小，在1.7g/cm3左右。
如图2所示，烟火剂内孔13的横截面形状呈星形。这有利于增大外层11与内层12之间的接触面积，使烟火剂在使用过程中能够充分燃烧，高效释放热量。另外，烟火剂内孔13的横截面形状也可以呈梅花形。
如图3所示，烟火剂1是装于热切管器的壳体3内的。在烟火剂1的下部有活塞2，上部设有堵头8。烟火剂1是通过堵头8压住而定位的。在堵头8的中心设有点火管4和接线柱5。
在热切管器使用时，接线柱5可通过导线与电源联接，使点火管4导电。点火管4在导电时会点火发热，使与点火管4接触的烟火剂内层12发热。这样，烟火剂成份中的铝粉与三氧化二铁就会发生化学反应。通常，这一反应是在800℃左右的温度下进行的。通过这一反应，其产生的热量可使烟火剂处的温度达到2600℃。在这此温度下，烟火剂外层11也会发生同样的化学反应，产生更多的热量。
利用这一反应，一方面，烟火剂中成气剂硝化棉会随着燃烧而生成气态的反应物，使壳体3内腔中产生高压，推动活塞2下移；另一方面，在此高温下烟火剂中的金属会熔化成为熔融金属流。
随着活塞2的下移，高温高压的熔融金属流将由壳体3侧部的喷嘴7中向四周喷射，对管件进行切割。
通常，只需25毫秒就能切断规定的管件，切割速度非常快。
在壳体3内侧壁上设置的耐热层6是起隔热作用，以防止熔融金属流的高温使壳体3熔化。
权利要求
1.一种热切管器的烟火剂，其特征在于该烟火剂基本上由铝热剂和成气剂所组成，各成份的重量百分比为铝热剂70％～95％，成气剂5％～30％。
2.根据权利要求1所述的热切管器的烟火剂，其特征在于所述的铝热剂是由铝和三氧化二铁所组成。
3.根据权利要求2所述的热切管器的烟火剂，其特征在于所述的铝与三氧化二铁之间的重量配比为1∶2～4。
4.根据权利要求1所述的热切管器的烟火剂，其特征在于所述的成气剂是高锰酸钾与活性炭混合物、聚四氟乙烯或者硝化棉。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的热切管器的烟火剂的生产工艺，其特征在于首先将铝热剂和成气剂均匀混合；然后把此混合物装入模子中压制成中心具有内孔(13)的柱状体，成为烟火剂外层(11)；最后，在内孔(13)中装入铝热剂和成气剂的混合物，成为烟火剂内层(12)，且使内层(12)的密度小于外层(11)的密度。
6.根据权利要求5所述的热切管器的烟火剂的生产工艺，其特征在于所述的烟火剂外层(11)的密度范围为3.0～4.2g/cm3，内层(12)的密度范围为1.4～2.8g/cm3。
7.根据权利要求5或6所述的热切管器的烟火剂的生产工艺，其特征在于所述的烟火剂内孔(13)的横截面形状呈星形。
8.根据权利要求5或6所述的热切管器的烟火剂的生产工艺，其特征在于所述的烟火剂内孔(13)的横截面形状呈梅花形。
全文摘要
本发明提供的热切管器的烟火剂及其生产工艺属于化工技术领域。本热切管器的烟火剂基本上由铝热剂和成气剂所组成，各成分的重量百分比为铝热剂70％～95％，成气剂5％～30％。铝热剂是由铝和三氧化二铁所组成。成气剂是高锰酸钾与活性炭混合物、聚四氟乙烯或者硝化棉。在铝热剂反应时产生高温，成气剂也随之分解为气态产物，由此形成喷射熔融金属流所需的内压。本烟火剂的生产工艺为首先将铝热剂和成气剂均匀混合；然后把此混合物装入模子中压制成中心具有内孔的柱状体，成为烟火剂外层；最后，在内孔中装入铝热剂和成气剂的混合物，成为烟火剂内层，且使内层的密度小于外层的密度。本发明的优点在于使用安全、运输方便。
文档编号E21B29/02GK1544795SQ200310108680
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月15日 优先权日2003年11月15日
发明者阮卜琴, 林西华, 刘晋仁, 廖政权, 戴文祥, 董永吉 申请人:台州盛世环境工程有限公司