CN107250480B - 通过脉冲电能破碎岩石的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于通过施加电能在例如海底的水体底部处理浸没材料的方法，包括：在靠近材料的处理区域中设置电极，用于提供通过材料的电流，用于破碎材料；以及在施加电能之前，使水体的流体从处理区域排出到处理区域之外。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过施加电能在水体底部(例如，海底)处理材料的方法，包括在靠近材料的处理区域中设置电极，用于提供破碎材料的电能。
背景技术
WO9924694(A1)涉及通过脉冲电能破碎岩石的方法。疏浚项目的成本可能由于岩石的小体积百分比而上升，因为所使用的装置不适合疏浚这种材料。此外，并不总是可以使用炸药。因此，WO9924694(A1)旨在以简单的方式将岩石破碎成小块，因此提供了一种破碎岩石的方法，包括以预编程形式、强度和时间长度产生冲击波，用于破碎岩石。WO9924694(A1)指出，由于冲击波具有这种预编程形式、强度和时间长度，所以破碎岩石产生所需尺寸的块体，和/或在岩石的期望表面上发生破碎岩石和/或将岩石破碎到岩石中所需的深度。
WO 2006/023998 A2涉及在陆地上的脉冲电凿岩、压裂和破碎方法。本文中描述了许多通过电极施加电能来处理材料的技术。
RU2008118585涉及固体材料的电液压击穿和破碎方法。两个电极被放置在圆柱形密封壳体内。精确地引导冲击波通过设置在壳体上的中空和内衬。
关于通过施加电能处理材料，US 5 845 854 A示出了在陆上使用固体绝缘体破坏的方法的示例，该方法通过电脉冲放电破坏固体绝缘体。US 5845 854 A的方法不合适用于海上使用。
利用已知的方法，破碎岩石的效果差，特别是当在海水中执行现有技术方法时。在这方面还有改进的余地。
发明内容
本发明的目的是提供一种更有效的通过施加电能在水体底部(例如，海底)处理材料的方法。必须将更有效的理解为每当施加电能时具有更多的碎石。
本发明的另一个目的是改进已知的用于通过施加电能在水体底部处理材料的方法，因为至少部分解决了与其相关的问题。
本发明的另一个目的是提供一种通过施加电能在水体底部处理材料的替代方法。
根据本发明的第一方面，这通过一种用于通过施加电能在如海底的水体底部处理浸没材料的方法实现，包括：在靠近材料的处理区域中设置用于施加电能的电极，用于破碎材料，并且在施加电能之前，将水体的流体从处理区域排出到处理区域之外。
在施加电能之前，将水体的流体从处理区域排出到处理区域之外，能够降低处理区域中的导电率，因此，更多的电能被施加到材料上。因此，获得了在海底的更多破碎材料。通常，浸没材料包括岩石。
这种方法在本领域中涉及利用例如脉冲功率技术，压裂岩是等离子体液压(PH)或电液压裂岩以及火花放电钻。虽然该方法指定了在底部处理材料以破碎，但是处理也可包括压裂、粉碎、侵蚀等。
当在海底铺设管道时，根据本发明的方法特别有用。在执行该方法时，可以拆除障碍物，例如，巨石或人造混凝土结构，以便管道铺设可以继续。
在该方法的一个实施例中，将水体的流体从处理区域排出，包括在所述处理区域中引入电绝缘体。
在该方法的一个实施例中，将水体的流体从处理区域排出，包括在压力下在所述处理区域内引入电绝缘流体。显然，绝缘流体可以是气体、流体或其混合物。
电绝缘流体具有低电导率，特别是低于500mS/m，更特别地低于50mS/m。
根据本发明的一个方面，该方法包括在现场产生电绝缘流体。
在该方法的一个实施例中，水体的流体部分地被从所述处理区域排出到所述处理区域之外，使得在施加电能之前，所述水体的流体层保持在浸没材料的顶部。通过这种方式，可以在浸没材料的顶部的水体的流体层中产生冲击波。这种冲击波对浸没材料具有使其破碎的作用。在该实施例中，电能通过流体层间接施加到浸没材料。
在该方法的一个实施例中，水体的基本上所有的流体被从所述处理区域排出到所述处理区域之外面，使得施加电能促使提供通过所述材料的电流。在该实施例中，电能被直接施加到浸没材料。
根据本发明的另一方面，这通过一种用于通过施加电能在如海底的水体底部处理浸没材料的设备来实现，其中，所述设备包括：电极，被配置为设置在靠近材料的处理区域中，用于提供通过材料的电流；以及用于在施加电能之前，将水体的流体从处理区域排出到处理区域之外的装置。
在设备的一个实施例中，用于排出所述水体的流体的装置包括设置在所述电极附近的电绝缘体。
在设备的一个实施例中，用于排出所述水体的流体的装置包括设置在所述电极附近的排出口，用于在压力下在处理区域中引入电绝缘流体。
在一个实施例中，该设备包括填充有电绝缘流体的容器，该容器与排出口流体连接。电绝缘流体可以用任何合适的装置加压，例如，泵。
在一个实施例中，该设备包括屏蔽构件，屏蔽构件围绕所述处理区域设置，用于将所述电绝缘流体保持在所述处理区域中。
在一个实施例中，该设备包括测量装置，该测量装置设置在所述处理区域中，用于测量所述处理区域中的导电率。
在该设备的实施例中，电极包括一对同心电极。当在施加电能之前，水体的流体层保持在浸没材料的顶部时，这对同心电极特别有用。如上所述，然后，可以在浸没材料的顶部的水体的流体层中产生冲击波。这种冲击波对浸没材料具有使其破碎的作用。
本发明还涉及一种包括在说明书中描述和/或在附图中所示的一个或多个特性特征的设备。
本发明还涉及一种包括在说明书中描述和/或在附图中所示的一个或多个特性特征的方法。
可以组合本专利中讨论的各个方面，以提供额外的优点。
附图说明
将参考示意图中所示的实施例进一步阐明本发明，其中，示出了：
图1示出了在执行现有技术方法时处理区域中的电极的侧视图；
图2示出了在执行根据本发明的方法时处理区域中的电极的侧视图；
图3示出了用于通过施加电能在海底处理浸没材料的根据本发明的设备的侧视图；以及
图4示出了根据本发明的设备的另一实施例的侧视图。
具体实施方式
图1示出了在执行现有技术方法时处理区域中的电极1的侧视图。处理区域填充有海水4。由于海水的导电性，电极1之间的放电12循着通过海水的路径，因此，不具有破碎浸没材料6的期望效果。
图2示出了在执行根据本发明的方法时处理区域2中的电极1的侧视图。电极1设置在水体4底部的材料6附近。此处，电极1不接触材料6。通过施加电能来处理在海底的浸没材料6，示出为火花12。在施加电能之前，将海水3从处理区域2排出(参见图3和4)(即，去除)到处理区域2之外。结果，电能在海底的破碎材料方面更为有效。通常，在海底的材料6包括岩石。
图3示出了用于通过施加电能在海底处理浸没材料6的根据本发明的设备的侧视图。通过在处理区域2中引入电绝缘体5，使水体4的流体从处理区域2排出。电绝缘体是用于在施加电能之前使水体4的流体从处理区域2排出到处理区域之外的设备的示例。电绝缘体5被设置在电极1附近。在此处，电绝缘体5在电极1之间延伸。在这种情况下，电绝缘体5与在海底的材料6接触。
在虚线处，电绝缘体5被示为处于水体的流体部分地从处理区域排出到处理区域的外面的位置。在电绝缘体5的该位置，在施加电能之前，水体的流体层保持在浸没材料的顶部。通过这种方式，可以在浸没材料的顶部在水体的流体层中产生冲击波。然后，这种冲击波对浸没材料具有其影响。在该实施例中，电能通过流体层间接施加到浸没材料。
图4示出了根据本发明的设备的另一实施例的侧视图。该设备设置有喷嘴8，作为用于在施加电能之前使水体4的流体从处理区域2排出到处理区域2的外面的装置。喷嘴8设置为在电极1附近。喷嘴在处理区域2内的压力下引入电绝缘流体7。电绝缘流体7使水体4的流体从处理区域2排出到处理区域2的外面。在压力下的电绝缘流体具有低导电率，特别是低于500mS/m，更特别地低于50mS/m。
在这种情况下，在现场产生电绝缘流体。为了存储绝缘流体7，该设备包括填充有电绝缘流体7的容器9。容器9与喷嘴8流体连接。绝缘流体7通过任何合适的装置加压。
作为选择，该设备具有用于将电绝缘流体7保持在处理区域2中的屏蔽构件10。屏蔽构件10围绕处理区域2设置，用于将电绝缘流体7保持在处理区域2中。
作为另一选择，该设备包括用于测量处理区域2中的导电率的测量装置11。测量装置11设置在处理区域2中。
用虚线示出以下可能性：水体的流体部分地从处理区域排出到处理区域的外面，使得在施加电能之前，水体的流体层保持在浸没材料的顶部。通过这种方式，可以在浸没材料的顶部在水体的流体层中产生冲击波。然后，这种冲击波对浸没材料6具有其影响。在该实施例中，电能通过流体层间接施加到浸没材料6。
在包括以上说明书和附图，以说明本发明的一些实施例，而非限制保护范围之后，这也是显而易见的。从本公开开始，对于本领域技术人员而言，在本发明的保护范围内和本质内并且是现有技术和该专利的公开内容的明显组合的很多实施例将是显而易见的。
Claims (18)
1.一种用于通过施加电能(12)在水体(4)底部处理浸没材料(6)的方法，其中，所述方法包括：在靠近所述浸没材料的处理区域(2)中设置用于施加所述电能(12)的电极(1)，用于破碎所述浸没材料，并且在施加所述电能之前，将所述水体(4)的流体从所述处理区域排出到所述处理区域之外，其中，将所述水体(4)的流体从所述处理区域排出，包括在所述处理区域中引入电绝缘体(5)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述水体(4)的流体从所述处理区域排出，包括在压力下在所述处理区域内引入电绝缘流体(7)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在压力下所述电绝缘流体具有低导电率。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述导电率低于500mS/m。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述导电率低于50mS/m。
6.根据权利要求2所述的方法，包括在现场产生所述电绝缘流体。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸没材料包括岩石。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水体(4)的流体被部分地从所述处理区域排出到所述处理区域之外，使得在施加所述电能之前，所述水体的流体层保持在所述浸没材料的顶部。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水体(4)的基本上所有的流体被从所述处理区域排出到所述处理区域之外，从而施加所述电能以提供通过所述材料的电流。
10.一种用于通过施加电能(12)在水体(4)底部处理浸没材料(6)的设备，其中，所述设备包括：电极(1)，被配置为设置在靠近所述浸没材料的处理区域(2)中，用于提供通过所述浸没材料的电流；以及，用于在施加所述电能之前，将所述水体(4)的流体从所述处理区域排出到所述处理区域之外的装置(5、7)，其中，用于排出所述水体(4)的流体的装置包括设置在所述电极附近的电绝缘体(5)。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，用于排出所述水体(4)的流体的装置(5、7)包括：设置在所述电极附近的排出口(8)，用于在压力下在所述处理区域中引入电绝缘流体(7)。
12.根据权利要求11所述的设备，包括填充有所述电绝缘流体(7)的容器(9)，所述容器与所述排出口流体连通。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，所述电绝缘流体(7)具有低导电率。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述导电率低于500mS/m。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述导电率低于50mS/m。
16.根据权利要求10所述的设备，包括屏蔽构件(10)，所述屏蔽构件围绕所述处理区域设置，用于将所述电绝缘流体保持在所述处理区域中。
17.根据权利要求10所述的设备，包括测量装置(11)，所述测量装置设置在所述处理区域中，用于测量所述处理区域中的导电率。
18.根据权利要求10所述的设备，其中，所述电极包括一对同心电极。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20200707 |
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