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TECHNISCHES GEBIET
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Zünder werden verwendet, um eine Detonation von Sprengstoffen zu verursachen. Es können Sicherheitssysteme verwendet werden, um eine vorzeitige Aktivierung eines Zünders zu verhindern, damit es nicht zu einer vorzeitigen Detonation kommt. Sprengstoffe und Sicherheitssysteme können in verschiedenen industriellen Anwendungen verwendet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Merkmale und Vorteile bestimmter Ausführungsformen werden einfacher zu verstehen sein, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Figuren betrachtet werden. Die Figuren sind nicht als eine der bevorzugten Ausführungsformen einschränkend anzusehen. Es zeigen:
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1 eine schematische Abbildung einer doppelt gesicherten Baugruppe, die erste und zweite Sicherheitsuntergruppen gemäß gewissen Ausführungsformen umfasst.
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2 eine schematische Abbildung eines Bohrungssystems, das die doppelt gesicherte Baugruppe enthält.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Wie sie hier verwendet werden, sind die Wörter „umfassen”, „aufweisen” und alle grammatikalischen Varianten derselben dazu gedacht, eine offene, nicht einschränkende Bedeutung zu haben, die keine zusätzlichen Elemente oder Schritte ausschließt.
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Wie der Begriff hier verwendet wird, ist ein „Fluid” eine Substanz, die eine kontinuierliche Phase aufweist und dazu neigt, zu fließen und sich dem Umriss ihres Behälters anzupassen, wenn die Substanz auf einer Temperatur von 71 °F (22 °C) und einem Druck einer Atmosphäre „atm” (0,1 Megapascal, MPa) getestet wird. Ein Fluid kann eine Flüssigkeit oder ein Gas oder eine Kombination davon sein.
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Sprengstoffe oder Sprengladungen werden in diversen Industrien verwendet, wozu ohne Einschränkung die Bauindustrie, die Bergbauindustrie, Militäranwendungen, Abrissarbeiten und die Erdöl- und Erdgasindustrie gehören. Sprengstoffe können in einem Träger positioniert sein. Die Sprengstoffe können mit einer Sprengschnur verbunden sein. Ein Zünder kann neben einem Ende der Sprengschnur positioniert sein. Im Allgemeinen verursacht die Aktivierung des Zünders eine Explosion, die Explosion zündet die Sprengschnur an, die wiederum die Sprengstoffe anzündet.
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Ein Zünder kann als Reaktion auf externe Signale, z.B. ein Drucksignal oder ein elektrisches Signal, aktiviert werden. Beispiele von elektrischen Zündern umfassen ohne Einschränkung Brückendrahtzünder, Slapperzünder (auch als Folienzünder bezeichnet) und Laserzünder. Elektrische Zünder werden durch den elektrischen Strom von einer Zündleitung zu einem Kontaktstift oder Kondensator aktiviert.
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In der Erdöl- und Erdgasindustrie können Stimulationstechniken verwendet werden, um dazu beizutragen, die Erdöl-, Erdgas- oder Wasserförderung einer Bohrung zu steigern oder wiederherzustellen. Erdöl- und Erdgas-Kohlenwasserstoffe kommen in natürlicher Form in einigen unterirdischen Formationen vor. In der Erdöl- und Erdgasindustrie wird eine unterirdische Formation, die Erdöl, Erdgas oder Wasser enthält, als Lagerstätte bezeichnet. Eine Lagerstätte kann sich an Land oder auf See befinden. Lagerstätten befinden sich typischerweise im Bereich von einigen hundert Fuß (seichte Lagerstätten) bis zu einigen zehntausend Fuß (ultratiefe Lagerstätten). Um Erdöl oder Erdgas zu fördern, wird ein Bohrloch in eine Lagerstätte oder neben einer Lagerstätte gebohrt. Das Erdöl, Erdgas oder Wasser, das aus dem Bohrloch gefördert wird, wird als Lagerstättenfluid bezeichnet.
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Eine Bohrung kann ohne Einschränkung eine Erdöl-, Erdgas- oder Wasser-Förderbohrung oder eine Injektionsbohrung umfassen. Wie der Begriff hier verwendet wird, umfasst eine „Bohrung” mindestens ein Bohrloch. Ein Bohrloch kann senkrechte, abgelenkte und waagerechte Abschnitte umfassen und kann gerade, gekrümmt oder verzweigt sein. Wie der Begriff hier verwendet wird, umfasst das „Bohrloch” einen beliebigen verrohrten und einen beliebigen unverrohrten offenen Abschnitt des Bohrlochs. Ein bohrlochnahes Gebiet ist das unterirdische Material und Gestein der unterirdischen Formation, die das Bohrloch umgibt. Wie der Begriff hier verwendet wird, umfasst eine „Bohrung” auch das bohrlochnahe Gebiet. Das bohrlochnahe Gebiet wird im Allgemeinen als das Gebiet innerhalb von ungefähr 100 Fuß vom Bohrloch angesehen. Wie der Begriff hier verwendet wird, bedeutet und umfasst „in eine Bohrung” in einen beliebigen Abschnitt der Bohrung, einschließlich in das Bohrloch oder in das bohrlochnahe Gebiet über das Bohrloch.
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Ein Abschnitt eines Bohrlochs kann ein offenes Loch oder ein verrohrtes Loch sein. In einem offenen Bohrlochabschnitt kann ein Rohrstrang in das Bohrloch gesetzt werden. Der Rohrstrang ermöglicht das Einführen oder Einfließen von Fluiden von einem entfernten Abschnitt des Bohrlochs aus. In einem verrohrten Bohrlochabschnitt wird eine Verrohrung in das Bohrloch gesetzt, die auch einen Rohrstrang enthalten kann. Ein Bohrloch kann einen Ringraum enthalten. Beispiele eines Ringraums umfassen ohne Einschränkung: den Raum zwischen dem Bohrloch und der Außenseite eines Rohrstrangs in einem offenen Bohrloch; den Raum zwischen dem Bohrloch und der Außenseite einer Verrohrung in einem verrohrten Bohrloch; und den Raum zwischen der Innenseite einer Verrohrung und der Außenseite eines Rohrstrangs in einem verrohrten Bohrloch.
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Ein Beispiel einer Stimulationstechnik besteht darin, unter Verwendung von Hohlladungen einen Durchschlagtunnel in einer Bohrung anzulegen. Die Hohlladungen können gesprengt werden, wodurch ein Kommunikationsweg geschaffen wird, der sich in die Formation erstreckt. Der Kommunikationsweg wird als Durchschlagtunnel bezeichnet. Der Durchschlagtunnel ermöglicht den Fluss von Fluiden in oder aus der Formation. Der Durchschlagtunnel kann auch den Zugang von Fracturing-Fluiden auf die Formation erlauben.
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Unabhängig von der Industrie kann es sein, dass Sprengstoffe zur vorzeitigen Detonation neigen. Eine vorzeitige Aktivierung eines elektrisch aktivierten Zünders, welche die Detonation des Sprengstoffs verursacht, kann durch diverse Bedingungen verursacht werden. Beispielsweise kann Streustrom an den Zünder durch Blitz, Schweißgeräte, Staub- oder Schneestürme, schlechte elektrische Erdung oder Starkstromleitungen übertragen werden. Des Weiteren kann die Hochfrequenz-(HF)Energie von mobilen Vorrichtungen, Antennen, Handsprechfunkgeräten usw. ebenfalls eine vorzeitige Aktivierung des Zünders verursachen. Es ist offensichtlich, dass eine vorzeitige Detonation der Sprengstoffe zu ernsthaften Verletzungen oder Tod der Arbeiter führen kann und Geräte beschädigen kann.
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Daher besteht ein Bedarf an einer Sicherheitsbaugruppe, die eine vorzeitige Aktivierung eines elektrisch aktivierten Zünders verhindern kann. Man hat herausgefunden, dass eine Sicherheitsbaugruppe erste und zweite Sicherheitsuntergruppen umfassen kann. Die erste Sicherheitsuntergruppe kann durch Ausübung einer bekannten Kraftmenge deaktiviert werden. Die zweite Sicherheitsuntergruppe kann durch Ausübung einer bekannten Menge von elektrischem Strom deaktiviert werden. Die doppelt gesicherte Baugruppe verhindert eine vorzeitige Aktivierung des Zünders, weil die beiden Sicherheitsuntergruppen deaktiviert werden müssen, damit der Zünder aktiviert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein doppelt gesichertes Zündsystem: (A) eine Zündleitung, wobei ein Ende der Zündleitung direkt oder betriebsmäßig mit einem elektrisch aktivierten Zünder verbunden ist; (B) eine erste Sicherheitsuntergruppe, wobei die erste Sicherheitsuntergruppe mit der Zündleitung verbunden ist, und wobei die erste Sicherheitsuntergruppe Folgendes umfasst: (i) eine erste Nebenschlussleitung; und (ii) einen ersten Nebenschluss-Abschalter, wobei der erste Nebenschluss-Abschalter die erste Nebenschlussleitung betriebsmäßig mit einer Erdung verbindet, und wobei der erste Nebenschluss-Abschalter die erste Nebenschlussleitung abschaltet, wenn eine vorbetstimmte Kraftmenge auf den ersten Nebenschluss-Abschalter ausgeübt wird; und (C) eine zweite Sicherheitsuntergruppe, wobei die zweite Sicherheitsuntergruppe mit der Zündleitung verbunden ist, und wobei die zweite Sicherheitsuntergruppe Folgendes umfasst: (i) eine zweite Nebenschlussleitung; und (ii) einen zweiten Nebenschluss-Abschalter, wobei der zweite Nebenschluss-Abschalter die zweite Nebenschlussleitung betriebsmäßig mit einer Erdung verbindet, und wobei der zweite Nebenschluss-Abschalter die zweite Nebenschlussleitung abschaltet, wenn eine vorbestimmte Menge von elektrischem Strom an den zweiten Nebenschluss-Abschalter angelegt wird, wobei, nachdem die ersten und zweiten Nebenschlussleitungen abgeschaltet wurden, der elektrische Strom über die Zündleitung fließt und den Zünder aktiviert.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Aktivieren eines Zünders folgende Schritte: Positionieren des Zünders an einer gewünschten Stelle, wobei der Zünder elektrisch aktiviert wird, und wobei der Zünder betriebsmäßig mit dem doppelt gesicherten Zündsystem verbunden ist; Verursachen oder Zulassen, dass die erste Nebenschlussleitung abgeschaltet wird; und Verursachen oder Zulassen, dass die zweite Nebenschlussleitung abgeschaltet wird, wobei, nachdem die ersten und zweiten Nebenschlussleitungen abgeschaltet wurden, der Zünder aktiviert wird.
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Eine Diskussion der Ausführungsformen bezüglich des doppelt gesicherten Zündsystems ist dazu gedacht, für alle Ausführungsformen der Geräte und Verfahren zu gelten.
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Mit Bezug auf die Figuren ist 1 eine schematische Abbildung des doppelt gesicherten Zündsystems gemäß bestimmten Ausführungsformen. Das doppelt gesicherte Zündsystem 100 umfasst eine Zündleitung 101. Ein Ende der Zündleitung 101 ist direkt oder betriebsmäßig mit einem elektrisch aktivierten Zünder 200 verbunden (in 2 gezeigt). Beispielhaft kann ein Ende der Zündleitung 101 mit einem Kontaktstift 102 verbunden werden, der dann mit dem Zünder verbunden wird. Das andere Ende der Zündleitung 101 kann an eine elektrische Stromversorgung (nicht gezeigt) angeschlossen sein. Das doppelt gesicherte Zündsystem 100 kann auch ein Gehäuse 103 und eine Kappe 104 umfassen. Die Zündleitung 101 kann oberhalb, unterhalb und durch das Gehäuse 103 hindurch gehen. Es versteht sich, dass alle Leitungen (z.B. die Zündleitung oder die Nebenschlussleitungen) aus einem beliebigen elektrisch leitenden Material bestehen können. Alle Leitungen können auch eine Schutzbeschichtung und/oder eine Isolierbeschichtung umfassen. Die Zündleitung 101 kann auch über die Kappe 104 mit dem Gehäuse 103 verbunden sein. Das Gehäuse 103 kann aus diversen Materialien bestehen, einschließlich ohne Einschränkung aus Metallen und Metalllegierungen. Der Zünder kann elektrisch aktiviert werden, wenn eine spezifische Menge von elektrischem Strom über die Zündleitung 101 zum Zünder fließt. Das doppelt gesicherte Zündsystem 100 verhindert eine vorzeitige Aktivierung des Zünders.
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Das doppelt gesicherte Zündsystem 100 umfasst eine erste Sicherheitsuntergruppe 110. Die erste Sicherheitsuntergruppe 110 kann einen Untergruppen-Montageblock umfassen, wobei der Montageblock die erste Untergruppe mit dem Gehäuse 103 und/oder der Kappe 104 verbindet. Es kann auch ein erstes Untergruppengehäuse 113 geben, das einen Kolben 116 umfasst. Der Kolben 116 kann sich innerhalb einer Kolbenkammer 111 befinden und sich darin bewegen. Das Gehäuse und der Kolben können mit dem Montageblock verbunden sein und unter Verwendung eines Haltemechanismus, beispielsweise eines Gewindehalterings oder einer Federklammer, festgehalten werden. Eine oder mehrere Dichtungen 130 stellt bzw. stellen eine hydraulische Isolierung gegenüber externen Fluiden vor oder während der Bewegung des Kolbens oder einer seiner Komponenten bereit. Der Kolben 116 kann aus einem hochfesten, elektrisch isolierenden Material bestehen. Der Kolben 116 kann einen Kolbenkopf 117 und eine Kolbenstange 119 umfassen. Die Bewegung des Kolbenkopfes 117 kann eine Bewegung der Kolbenstange 119 verursachen. Die Kolbenstange 119 kann über eine Sollbruchvorrichtung 118 an einer Bewegung gehindert werden. Die Sollbruchvorrichtung 118 kann beispielsweise ein Scherbolzen, eine Scherschraube, ein Lastring, ein Sperrring, ein Stift oder eine Öse sein.
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Die erste Sicherheitsuntergruppe 110 ist mit der Zündleitung 101 verbunden. Die erste Sicherheitsuntergruppe 110 umfasst eine erste Nebenschlussleitung 112. Die erste Sicherheitsuntergruppe 110 kann mit der Zündleitung 101 an einer ersten Verbindungsstelle 101a über die erste Nebenschlussleitung 112 verbunden sein. Die erste Nebenschlussleitung 112 entfernt oder verlagert einen Strömungsweg von dem Zünder auf die erste Sicherheitsuntergruppe. Die erste Sicherheitsuntergruppe 110 umfasst auch einen ersten Nebenschluss-Abschalter 114. Der erste Nebenschluss-Abschalter 114 verbindet die erste Nebenschlussleitung 112 betriebsmäßig mit einer Erdung 115. Gemäß einer Ausführungsform besteht der erste Nebenschluss-Abschalter 114 aus einem elektrisch leitenden Material. Auf diese Art und Weise kann ein elektrischer Strom über die erste Nebenschlussleitung 112 und über den ersten Nebenschluss-Abschalter 114 zur Erdung 115 fließen. Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Nebenschluss-Abschalter 114 eine Sollbruchvorrichtung (z.B. ein Scherbolzen, eine Scherschraube usw.). Der erste Nebenschluss-Abschalter 114 kann die gleiche oder ähnlich wie die Sollbruchvorrichtung 118 sein. Der erste Nebenschluss-Abschalter 114 schaltet die erste Nebenschlussleitung 112 ab, wenn eine vorbestimmte Kraftmenge auf den ersten Nebenschluss-Abschalter 114 ausgeübt wird. Die Kraft kann eine mechanische Kraft oder eine hydraulische Kraft auf Grund des Drucks von einem Fluid, wie etwa einer Flüssigkeit oder eines Gases oder einer Kombination davon, sein. Die Kraft kann auf den Kolbenkopf 117 einwirken, um eine Bewegung der Kolbenstange 119 in Richtung auf den ersten Nebenschluss-Abschalter 114 zu verursachen. Wenn die vorbestimmte Kraftmenge auf den Kolbenkopf 117 ausgeübt wird, schert oder bricht die Kolbenstange 119 den ersten Nebenschluss-Abschalter 114 ab. Wenn der erste Nebenschluss-Abschalter 114 abgeschert oder abgebrochen wird, wird die erste Nebenschlussleitung 112 abgeschaltet. Wie er hier verwendet wird, bedeutet der Begriff „abgeschaltet” mit Bezug auf beliebige Nebenschlussleitungsmittel, dass ein elektrischer Strömungsweg über einen Teil der Leitung unterbrochen, abgerissen oder abgebrochen wird, so dass der elektrische Strom nicht mehr über den Teil der Leitung fließt. Auf Grund der Abschaltung fließt kein elektrischer Strom mehr von der Zündleitung 101 zu der ersten Nebenschlussleitung 112 über den ersten Nebenschluss-Abschalter 114 und zur Erdung 115. Daher wird der elektrische Strom von der Zündleitung 101 nicht mehr auf die erste Sicherheitsuntergruppe 110 umgelenkt.
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Die Kraftmenge oder der Bereich der Kraftmenge, die benötigt wird, um die erste Nebenschlussleitung 112 durch Abscheren oder Abbrechen des ersten Nebenschluss-Abschalters 114 abzuschalten, kann vorbestimmt werden. In der Praxis kann die Bruchfestigkeit der Komponenten 114 und 118 als ein Bereich vorgegeben werden, unterhalb dessen sie nicht einbrechen (zusammenfallen), und oberhalb dessen sie mit Sicherheit einbrechen. Wie zuvor angegeben, kann die erste Sicherheitsuntergruppe 110 auch die Sollbruchvorrichtung 118 umfassen. Die Sollbruchvorrichtung 118 kann unter einer gewissen mechanischen oder hydraulischen Kraftmenge abgeschert oder abgebrochen werden. Nach dem Abscheren oder Abbrechen der Sollbruchvorrichtung 118 kann sich die Kolbenstange 119 in Richtung auf den ersten Nebenschluss-Abschalter 114 bewegen. Die Kraft, die benötigt wird, um die Sollbruchvorrichtung 118 und den ersten Nebenschluss-Abschalter 114 abzuscheren oder abzubrechen, kann gleich oder unterschiedlich sein. Wenn die notwendige Kraft unterschiedlich ist, dann ist die Kraft, die benötigt wird, um den ersten Nebenschluss-Abschalter 114 abzuscheren oder abzubrechen, bevorzugt geringer als die Kraft, die benötigt wird, um die Sollbruchvorrichtung 118 abzuscheren oder abzubrechen. Nachdem die Sollbruchvorrichtung 118 abgeschert oder abgebrochen wurde, bewegt sich die Kolbenstange 119 somit in Richtung auf den ersten Nebenschluss-Abschalter 114 und kann nun den ersten Nebenschluss-Abschalter 114 einfach abscheren oder abbrechen, um die erste Nebenschlussleitung 112 abzuschalten. Die mechanische Kraft kann durch einen Arbeiter oder anhand eines Werkzeugs auf den Kolbenkopf 117 ausgeübt werden. Die hydraulische oder pneumatische Kraft kann durch einen positiven Druckunterschied zwischen dem Druck eines Fluidbereichs, der sich neben dem Kolbenkopf befindet, und eines Bereichs innerhalb des Kolbenkopfes auf den Kolbenkopf 117 ausgeübt werden. Auf diese Art und Weise verursacht der größere Druck von außerhalb des Kolbenkopfes eine Bewegung des Kolbenkopfes. Wenn der positive Druckunterschied den vorbestimmten Druckbetrag erreicht, dann wird bzw. werden die Sollbruchvorrichtung 118 und/oder der erste Nebenschluss-Abschalter 114 abgeschert oder abgebrochen. Die Nennkraft (d.h. die Kraftmenge, die benötigt wird, um die Komponente abzuscheren oder abzubrechen) der Sollbruchvorrichtung 118 und/oder des ersten Nebenschluss-Abschalters 114 kann basierend auf den Bedingungen, die während des Sprengvorgangs erwartet werden, im Voraus ausgewählt werden. Wenn zum Beispiel die Sprengstoffe bei Erdöl- oder Erdgasarbeiten verwendet werden sollen und bekannt ist, dass der hydrostatische Druck einer Säule von Bohrlochspülung an dem gewünschten Sprengort gleich 3000 Pfund Kraft pro Quadratzoll (psi) beträgt, dann kann die Nennkraft der Sollbruchvorrichtung 118 beispielsweise ungefähr 2500 psi betragen. Die Nennkraft des ersten Nebenschluss-Abschalters 114 kann dann mit ungefähr 2000 psi vorgewählt werden. Dies stellt sicher, dass, nachdem die Sollbruchvorrichtung 118 abgeschert oder abgebrochen wurde, dann der erste Nebenschluss-Abschalter 114 abgeschert oder abgebrochen wird.
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Das doppelt gesicherte Zündsystem 100 umfasst auch eine zweite Sicherheitsuntergruppe 120. Die zweite Sicherheitsuntergruppe 120 ist mit der Zündleitung 101 verbunden. Die zweite Sicherheitsuntergruppe 120 umfasst eine zweite Nebenschlussleitung 122. Die zweite Sicherheitsuntergruppe 120 kann mit der Zündleitung 101 an einer zweiten Verbindungsstelle 101b über die zweite Nebenschlussleitung 122 verbunden sein. Die zweite Nebenschlussleitung 122 entfernt oder verlagert einen Strömungsweg von dem Zünder auf die zweite Sicherheitsuntergruppe. Die zweite Sicherheitsuntergruppe 120 umfasst auch einen zweiten Nebenschluss-Abschalter 123. Der zweite Nebenschluss-Abschalter 123 verbindet die zweite Nebenschlussleitung 122 betriebsmäßig mit einer Erdung 125. Der zweite Nebenschluss-Abschalter 123 kann eine beliebige Vorrichtung sein, die sich beim Anlegen der vorbestimmten Menge von elektrischem Strom nicht öffnet. Der zweite Nebenschluss-Abschalter 123 kann beispielsweise eine Sicherung oder eine beliebige andere Vorrichtung sein, die ausfällt, wenn sie elektrisch offen ist. Der zweite Nebenschluss-Abschalter 123 schaltet die zweite Nebenschlussleitung 122 ab, wenn eine vorbestimmte Menge von elektrischem Strom an den zweiten Nebenschluss-Abschalter 123 angelegt wird. Die vorbestimmte Menge von elektrischem Strom kann auch in einem gewünschten Bereich liegen, bei dem die untere Grenze kein vorzeitiges Versagen verursacht und die obere Grenze ein Abschalten gewährleistet. Gemäß einer Ausführungsform ist die vorbestimmte Menge von elektrischem Strom größer als die Streustrommenge, die an einer Arbeitsstelle vorzufinden ist. Die vorbestimmte Menge von elektrischem Strom kann beispielsweise von einem Arbeiter oder von einem anderen entfernten Standort von der elektrischen Stromversorgung (nicht gezeigt) der Zündleitung 101 zugeführt werden. Der Strom kann dann zu dem zweiten Nebenschluss-Abschalter 123 fließen und bewirken, dass der Nebenschluss-Abschalter versagt, wenn er geöffnet ist. Wenn der Nebenschluss-Abschalter versagt, wenn er geöffnet ist, wird die zweite Nebenschlussleitung 122 abgeschaltet. Der zweite Nebenschluss-Abschalter 123 kann ausgelegt sein, um in einem gewünschten Zeitraum, beispielsweise langsam oder schnell, zu versagen, wenn er geöffnet ist. Auf Grund der Abschaltung fließt kein elektrischer Strom mehr von der Zündleitung 101 zu der zweiten Nebenschlussleitung 122 über den zweiten Nebenschluss-Abschalter 123 und zur Erdung 125. Daher wird der elektrische Strom von der Zündleitung 101 nicht mehr auf die zweite Sicherheitsuntergruppe 120 umgelenkt.
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Wie es der Fachmann verstehen wird, muss, um den Zünder zu aktivieren, die Deaktivierung sowohl der ersten Sicherheitsuntergruppe 110 als auch der zweiten Sicherheitsuntergruppe 120 erfolgen. Wie zuvor besprochen, erfolgt die Deaktivierung der Untergruppen auf Grund der Abschaltung der ersten Nebenschlussleitung 112 und der zweiten Nebenschlussleitung 122. Die Reihenfolge, in der die Nebenschlussleitungen abgeschaltet werden, kann variieren oder gleichzeitig erfolgen. Zum Beispiel kann die erste Nebenschlussleitung 112 zuerst über die Ausübung der vorbestimmten Kraftmenge abgeschaltet werden, und dann kann die zweite Nebenschlussleitung 122 durch das Anlegen der vorbestimmten Menge von elektrischem Strom abgeschaltet werden. Falls des Weiteren eine der Untergruppen versehentlich deaktiviert wird, bevor dies erwünscht ist, dann verhindert die andere Untergruppe die Aktivierung des Zünders, bis die vorbestimmte Menge von Kraft oder elektrischem Strom zugeführt wird. Falls auf diese Art und Weise eine der Untergruppen versagt oder vorzeitig deaktiviert wird, dann schützt die andere Untergruppe die Arbeiter und die Geräte.
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Gemäß einer Ausführungsform fließt elektrischer Strom von der Zündleitung 101 zum Zünder erst nach der Deaktivierung sowohl der ersten Sicherheitsuntergruppe 110 als auch der zweiten Sicherheitsuntergruppe 120. Gemäß einer anderen Ausführungsform, wenn elektrischer Strom zum Zünder fließt, wird der Zünder aktiviert. Die Aktivierung des Zünders kann einen sekundären Sprengstoff anzünden, wie etwa eine Sprengschnur, der dann die Detonation oder Deflagration eines dritten Sprengstoffs verursacht.
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Das doppelt gesicherte Zündsystem 100 kann in diversen Industrien verwendet werden, wozu ohne Einschränkung die Bauindustrie, die Bergbauindustrie, Militäranwendungen, Abrissarbeiten und die Erdöl- und Erdgasindustrie gehören. 2 bildet die Verwendung in der Erdöl- und Erdgasindustrie ab. Das doppelt gesicherte Zündsystem 100 kann in einem Bohrungssystem 10 verwendet werden. Das Bohrungssystem 10 kann ein Bohrloch 11 umfassen. Das Bohrungssystem 10 kann auch mehr als ein Bohrloch 11 umfassen. Das Bohrloch 11 kann in eine unterirdische Formation 20 eindringen. Die unterirdische Formation 20 kann ein Teil einer Lagerstätte sein oder sich neben einer Lagerstätte befinden. Das Bohrloch 11 kann eine im Allgemeinen senkrechte, verrohrte oder unverrohrte Partie (nicht gezeigt), die sich von einer Verrohrung 15 aus nach unten erstreckt, sowie eine im Allgemeinen waagerechte, verrohrte oder unverrohrte Partie, die sich durch die unterirdische Formation 20 hindurch erstreckt, aufweisen. Das Bohrloch 11 kann nur eine im Allgemeinen senkrechte Bohrlochpartie umfassen oder kann nur eine im Allgemeinen waagerechte Bohrlochpartie umfassen.
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Eine Drahtleitung 24 kann in dem Bohrloch 11 verlegt werden. Das Bohrungssystem 10 kann mehrere Zonen (nicht gezeigt) umfassen. Es kann mehr als ein doppelt gesichertes Zündsystem 100 in der Bohrung positioniert sein. Es sei zu beachten, dass das Bohrungssystem 10 nur als ein Beispiel von vielen verschiedenen Bohrungssystemen, bei denen die Grundlagen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können, in den Zeichnungen abgebildet ist und hier beschrieben wird. Es ist offensichtlich, dass die Grundlagen der vorliegenden Offenbarung nicht auf eine der Einzelheiten des Bohrungssystems 10 oder seiner Komponenten, die in den Zeichnungen abgebildet sind oder hier beschrieben werden, eingeschränkt sind. Ferner kann das Bohrungssystem 10 andere Komponenten umfassen, die nicht in der Zeichnung abgebildet sind. Beispielsweise kann das Bohrungssystem 10 ferner Versatzmaschinen umfassen.
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Das doppelt gesicherte Zündsystem 100 ist mit dem Zünder 200 verbunden. Der Zünder 200 kann mit der Sprengschnur 300 verbunden sein. Das doppelt gesicherte Zündsystem 100, der Zünder 200 und die Sprengschnur 300 können in zusammengeschalteten Gehäusen eingeschlossen sein. Die Sprengschnur 300 kann mit einem Sprengstoff 400 verbunden sein. Der Sprengstoff kann eine Ladung sein, beispielsweise eine Hohlladung. Die Ladung kann in einem Träger installiert sein, beispielsweise in einer Durchschlagkanone. Man kann mehr als ein doppelt gesichertes Zündsystem 100, einen Zünder 200 und einen Sprengstoff verwenden. Beispielsweise kann es mehrere Systeme geben, die parallel oder hintereinander ausgerichtet sind. Auf diese Art und Weise kann mindestens ein Sprengstoff in mehreren Bereichen für einen bestimmten Vorgang verwendet werden. Die Anzahl der Komponenten (z.B. das doppelt gesicherte Zündsystem 100 oder die Sprengstoffe) und die Anordnung der Komponenten können basierend auf der beabsichtigten Verwendung variieren.
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Die Verfahren umfassen den Schritt des Positionierens des Zünders an einer gewünschten Stelle. Der Schritt des Positionierens kann auch das Positionieren des doppelt gesicherten Zündsystems 100 an einer gewünschten Stelle umfassen. Die Verfahren umfassen auch das Verursachen oder Zulassen, dass die erste Nebenschlussleitung 112 abgeschaltet wird. Der Schritt des Verursachens kann das Ausüben mindestens der vorbestimmten Menge einer mechanischen Kraft auf mindestens den Kolbenkopf 117 umfassen. Der Schritt des Zulassens kann das Zulassen, dass mindestens die vorbestimmte Menge einer hydraulischen Kraft auf den Kolbenkopf 117 ausgeübt wird, umfassen. Dies kann beispielsweise erreicht werden, sobald die erste Sicherheitsuntergruppe 110 die gewünschte Stelle erreicht und ein Fluiddruck an der gewünschten Stelle mindestens ausreichend ist, um zu bewirken, dass der erste Nebenschluss-Abschalter 114 abgeschert oder abgebrochen wird.
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Die Verfahren umfassen auch das Verursachen oder Zulassen, dass die zweite Nebenschlussleitung 122 abgeschaltet wird. Der Schritt des Verursachens kann das Anlegen mindestens der vorbestimmten Menge von elektrischem Strom auf den zweiten Nebenschluss-Abschalter 123 umfassen. Das Anlegen des elektrischen Stroms kann das Anlegen des Stroms an die Zündlinie 101 umfassen, wobei der Strom zu der zweiten Nebenschlussleitung 122 und dem zweiten Nebenschluss-Abschalter 123 geleitet wird. Wie zuvor besprochen, kann die Reihenfolge, in der die erste Nebenschlussleitung 112 und die zweite Nebenschlussleitung 122 abgeschaltet werden, variieren, oder die Abschaltung kann gleichzeitig erfolgen.
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Die Verfahren können ferner das Anlegen einer spezifischen Menge von elektrischem Strom an die Zündleitung 101 nach dem Verursachen oder Zulassen, dass sowohl die erste Nebenschlussleitung 112 als auch die zweite Nebenschlussleitung 122 abgeschaltet werden, umfassen, wobei das Anlegen des elektrischen Stroms an die Zündleitung bewirkt, dass der Zünder aktiviert wird. Die Aktivierung des Zünders kann durch die elektrische Aktivierung des Zünders derart verursacht werden, dass ein Sprengstoff detoniert oder deflagriert. Die Verfahren können auch das Verursachen oder Zulassen, dass nach der Aktivierung des Zünders mindestens ein Sprengstoff detoniert oder deflagriert, umfassen. Natürlich kann es mehr als einen Sprengstoff geben, der detoniert oder deflagriert.
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Daher ist die vorliegende Erfindung gut geeignet, um die erwähnten und damit verbundenen Zwecke und Vorteile zu erreichen. Die zuvor offenbarten bestimmten Ausführungsformen sind rein erläuternd, da die vorliegende Erfindung geändert und auf andere aber gleichwertige Art und Weise in die Praxis umgesetzt werden kann, die für den Fachmann, der über die vorliegenden Lehren verfügt, ersichtlich ist. Ferner werden keine Einschränkungen für die Einzelheiten des Aufbaus oder der Gestaltung, die hier gezeigt werden, als in den nachstehenden Ansprüchen beschrieben beabsichtigt. Es ist demnach offensichtlich, dass die zuvor offenbarten bestimmten erläuternden Ausführungsformen abgeändert oder modifiziert werden können, und alle Variationen als zu Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung gehörend angesehen werden. Obwohl die Zusammensetzungen und Verfahren mit Begriffen als diverse Komponenten oder Schritte „umfassend” oder „enthaltend” beschrieben werden, können die Zusammensetzungen und Verfahren auch aus den diversen Komponenten und Schritten „im Wesentlichen bestehen” oder „bestehen”. Jedes Mal wenn ein Zahlenbereich mit einer unteren Grenze und einer oberen Grenze offenbart wird, wird jede Zahl und jeder enthaltene Bereich, der in den Bereich fällt, spezifisch offenbart. Insbesondere versteht es sich, dass jeder hier offenbarte Wertebereich (mit der Form „von ungefähr a bis ungefähr b” oder gleichbedeutend „von etwa a bis b”) jede Zahl und jeden Bereich, die bzw. der innerhalb des größeren Wertebereichs enthalten ist, darlegt. Auch haben die Begriffe in den Ansprüchen ihre einfache normale Bedeutung, soweit nicht ausdrücklich und deutlich vom Patentinhaber anderweitig definiert. Des Weiteren sind die unbestimmten Artikel „ein, eine, ein”, wie sie in den Ansprüchen verwendet werden, hier definiert, um eines oder mehr als eines der Elemente zu bedeuten, die sie einführen. Wenn bei den Verwendungen eines Wortes oder eines Begriffs in der vorliegenden Beschreibung und einem oder mehreren Patenten oder anderen Druckschriften, die hier zur Bezugnahme übernommen werden können, ein Widerspruch besteht, sind die Definitionen zu übernehmen, die mit der vorliegenden Beschreibung übereinstimmen.
