DE1949711A1

DE1949711A1 - Fluessiger Sprengstoff und seine Anwendung zum Aufbrechen von geologischen Formationen

Info

Publication number: DE1949711A1
Application number: DE19691949711
Authority: DE
Inventors: Roberts Leonard Noel
Original assignee: Talley Industries of Arizona Inc
Current assignee: Talley Industries of Arizona Inc
Priority date: 1968-10-04
Filing date: 1969-10-02
Publication date: 1970-08-06
Also published as: FR2019958A1; RO56040A; GB1292653A; AR204302A1; IL33044A0; IL33044A; DE1949711B2; NL6914867A; DE1949711C3; BR6912864D0; GB1292654A

Description

PATENTANWÄLTE

Dipl.-Ing. EIDENEIER Dipl.-Chem. Dr. RUFF Dip!.-!ng. J. BEIER

7 Stuttgart-1, Neckarstraße 50 Tel. 294507

29- September 1969 R/Eb

Anmelderin: Talley Industries, Ine·,

4-551 East McKellips Hoad, Mesa, State of Arizona, USA

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Flüssiger Sprengstoff und seine Anwendung zum Aufbrechen von geologischen Formationen

Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigen Brennstoff, der besonders zum Aufbrechen bzw. Zerkleinern einer neben einer Quellbohrung befindlichen geologischen Formation geeignet ist, um die Quelle in Gang zu bringen oder die Produktivität einer Quelle zu erhohen, die mit der Lieferung von öl, Wasser oder Gas im wesentlichen aufgehört hat. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Anwendung des Sprengstoffes für einen derartigen Zweck· Der flüssige

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Sprengstoff nach der Erfindung, von dem bestimmte Ausführungsformen später noch eingehend beschrieben werden, eignet sich auch für andere Anwendungszwecke, so für das Arbeiten im Steinbruch, besonders dort, wo eine explosive Zusammensetzung benotigt wird, die sich der Formation, in die sie gebracht wird, anpaßt, die sich nicht durch öl^ Wasser oder andere normalerweise vorhandene, geologische Flüssigkeiten nachteilig beeinflussen läßt, die eine hohe Sprengkraft hat und die ein Sprengstoff der Klasse B ist, d*h. gegenüber der Detonation einer Sprengkapsel ITr „ 8 unempfindlich ist. Der erfindungsgemäße, flüssige Sprengstoff eignet sich Jedoch besonders zum Aufbrechen bzw. Zerkleinern von Quellen, da die erwähnten Eigenschaften dort in hohem Maße erwünscht sind und der Sprengstoff die Fähigkeit hat, eine Explosion durch ein Netzwerk von engen Sprüngen in einer geologischen Formation fortzupflanzen. Der Begriff "enge Hisse" oder "feine Sprünge", wie er hier verwendet wird, bezeichnet solche Risse, die in geologischen Schichten neben Quellbohrungen gewohnlich durch hydraulisches Aufbrechen gebildet werden können und eine Breite von annähernd 6 mm bis hinab zu Bruchteilen von Millimetern haben können» . ■

Zum in Gang bringen einer Quelle nach ihrem Bohren bedarf es normalerweise einer Erhöhung der Durchlässigkeit der fördernden Formation, um das Strömen in der Quelle anzutreiben. Dies wird normalerweise dadurch erreicht, daß die Quelle mit einer Kitroglycerin-Ladung "angeschossen" wird, bei bestimmten Arten* von Formationen gesäuert wird oder hydraulisch gebrochen wird. Hört e:ne eh mais produktive Bohrung auf zu produzieren, dann kann die Abtaussone in ähnlicher Weise aufgebrochen werden, um die Quelle :zti reaktivieren. Sinn des Aufbrechens ist es, die

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Durchlässigkeit der produktiven Formation bzw· der rentablen Zone zu erhöhen, so daß eine Strömung von der produzierenden Formation in die Quellbohrung und in der Quellbohrung nach oben ermöglicht wird.

Das explosive Aufbrechen wurde ursprünglich durchgeführt, indem eine Nitroglycerin-Iedung in die Quellbohrung eingeführt und zur Detonation gebracht wurde. Nitroglycerin, das viele Jahre lang für diesen Zweck verwendet wurde, hat zahlreiche Nachteile. So ist es beispielsweise gegen Erschütterungen extrem empfindlich und beim Transport sehr schwer zu handhaben. Es ist beispielsweise zu empfindlich, um in eine Bohrung gepumpt oder gegossen zu werden und muß deshalb sorgfältig in die Bohrung eingelagert werden. Es wurden auch schon feste Sprengstoffe verwendet, doch können diese sich der Quellbohrung nicht anpassen, gelangen daher nicht bis zur produktiven Formation und sind somit von begrenzter Wirksamkeit. Es wurde auch schon versucht, außer mit Nitroglycerin mit anderen flüssigen Sprengstoffen und Sprengstoffaufschlämmungen zu arbeiten, doch führte dies im allgemeinen wegen der Instabilität der Sprengstoffe, der Absonderung von Bestandteilen, wegen Problemen im Zusammenhang mit der Detonation und wegen der Empfindlichkeit der Sprengstoffe gegenüber einem Auslaugen und einer Verdünnung durch in den Quellbohrungen vorhandene Flüssigkeiten nicht zum Erfolg. ,

Beim sprengenden Aufbrechen einer Quelle wird der Sprengstoff, sei er in fester oder flüssiger Form, normalerweise lediglich. in die Quellbohrung eingelegt und dann zur Detonation gebracht. Wenn an der Quelle keine vorherige Behandlung durchgeführt v.ird,

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"ro führt dies zu einem gewissen Anstieg der Durchlässigkeit der Formation«, Da der Sprengstoff auf diese Art in die Quellbohrung eingelegt wird, ist er "bei der Schaffung einer Durchlässigkeitsvermehrung unerwünscht unwirksam· Dementsprechend wurde in der Praxis das anfängliche hydraulische Aufbrechen der produktiven Formation entwickelt, um ein Netzwerk von engen Sprüngen darin zu schaffen, so daß diese Sprünge die Kraft der anschließenden Explosion bis zu einem gewissen Grade weiter zurück in die Formation leiten und die Wirkung der Explosion etwas verteilt wird« In einigen Fällen wird ein Teil des Sprengstoffs in die durch das hydraulische Aufbrechen vor der Detonation geschaffenen Risse unter Druck eingedrückt, wodurch eine größere Verteilung der Sprengwirkung erhalten wird. Das Einpumpen von Sprengstoffen unter Druck in Bohrungen bis zurück in die Formationen ist Jedoch stets ein gefährliches Unterfangen und erfordert normalerweise spezielle Sicherheitsvorrichtungen zum Schütze des Bedienungspersonals. Gewöhnlich werden Pump- und Bedienungsvorrichtungen an der Oberfläche der Quelle von einer entfernten Stelle aus gesteuert, so daß im Falle einer unvorhergesehenen Detonation Personen nicht gefährdet werden.

Wird ein Sprengstoff bis in die Formation eingepreßt, so wird bei der anschließenden Detonation eine große Henge an Schutt und Trümmern erzeugt, was nach der Detonation eine Ausräumungsarbeit mit herkömmlichen Techniken notwendig macht. Einige der gebildeten Gesteinsstücke, insbesondere die feineren Teilchen, finden ihren Weg zurück bis in die Sprünge und können nicht vollständig ausgeräumt werden, so daß sie auf diese Weise die Erhöhung der Durchlässigkeit, die bei dieser Art eines Aufbruchs erwartet werden kann, erheblich beschränken.

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Dia diese Nachteile zu überwinden, wurden über mehrere Dekaden Versuche mit flüssigen Sprengstoffen außer Nitroglycerin durchgeführt, sowie mit Sprengstoffaufschlämmungen, welche Dispersionen von festen Sprengstoffen oder von einem oder mehreren Sprengstoffbestandteilen in Wasser oder einem anderen Medium sind· Flüssige Sprengstoffe, einschließlich der Sprengstoffaufschlämmungen, haben den Vorteil* daß sie sich der Quellbohrung in der Form anpassen und diese leichter füllen, was zu einer größeren Sprengkraft führt. Es ist wichtig, daß Sprengstoffe dieser Art in die geologische Formation neben der Quellbohrung eingepreßt werden können, um ein vollständiges, gleichmäßiges und richtiges Aufbrechen der Formation zu erreichen und die Beschädigung der Quellbohrung und einer in der Bohrung gegebenenfalls installierten Verschalung auf einem Minimum zu halten«,

Ein ernstes Problem bei den bis heute entwickelten Sprengstoffen und Sprengstoffaufschlämmungen liegt darin, daß es nicht möglich ist, sie in die Quellformation einzupressen und dann ζμ einer folgerichtigen und zuverlässigen Detonation zu bringen, wenn nicht ein besonders komplettes und teures Detonationssystem verwendet wird. In einigen Fällen werden beim Durchgehen des Sprengstoffes durch die engen Risse und Poren der Formation notwendige Bestandteile des Sprengstoffes ausgefiltert. In anderen Fällen verursacht das Zusammentreffen des Sprengstoffes mit strömungsfähigen Stoffen in der Quellbohrung oder der Formation eine Verdünnung des Sprengstoffes _? die den Sprengstoff detonationsunfähig macht, oder führt zur Auslaugung von bestimmten, notwendigen Bestandteilen aus dem Sprengstoff.

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Weitere Sprengstoff zusammensetzungen sind wiederum in hohem Maße durchmesser empfindlich, d.h. daß sie nicht mehr zur Detonation gebracht werden können, wenn sie in einer Kugelform vorliegen, bei der ein bestimmter Durchmesser unterschritten wird. Die Durchmesserempfindlichkeit ist ein Haß für die Fähigkeit einer explosiven Verbindung, eine Explosion in engen Durchgängen, wie geologischen Rissen, auszubreiten· Die Durchmesserempfindlichkeit wird hier als Bezugsgröße für die Fähigkeit einer Zusammensetzung verwendet, eine Explosion entlang eines mit der Zusammensetzung gefüllten Rohres fortzusetzen, wobei das Rohr eine verengte öffnung mit einem solchen Durchmesser aufweist, daß die Explosion hinter der öffnung fortschreitet und nicht durch den verminderten Durchmesser der Zusammensetzung ausgelöscht wird. Wird ein Sprengstoff mit einer Durchmesserempfindlichkeit von 25 mm in ein Rohr größeren Durchmessers gebracht, so pflanzt er eine Explosion bis hinter eine öffnung von 25 mm Durchmesser fort, ist jedoch unfähig, eine Explosion bis hinter eine öffnung geringeren Durchmessers fortzupflanzen. Dies bedeutet, daß der gleiche Sprengstoff eine Explosion in einem geologischen Sprung mit einem Durchmesser von 25 mm ausbreiten wird. . .

Auf dieses Problem v;ird auch in der am 31· Januar 1%7 ausgegebenen US-Patentschrift Nr* 3 301 724 Bezug genommen. Es heißt dort; · ' ^:

"Eine bemerkenswerte Eigenschaft meiner erfinderischen Zusammensetzungen liegt darin, daß sie selbst in Bohrlöchern geringen Durchmessers, wie z.B. in solchen von 3 Zoll Durchmesser, Explosionen fortsetzen können· Viele

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gewerblich verwendete Sprengstoffzusammensetzungen« beispielsweise solche, die aus Ammoniumnitrat- und Dieselöl-Mischungen hergestellt werden können, funktionieren in der Masse gut und pflanzen Explosionen in Bohrlöchern großen Durchmessers, "beispielsweise von 6 und mehr Zoll* fort, tun dies aber nicht mehr in Bohrlöchern mit einem Durchmesser von 3 oder 4 Zoll·"-

Demgegenüber ist selbst eine Fortpflanzung in"einem Loch von 3 Zoll Durchmesser völlig unzureichend, um eine v/irksame Verwendung solcher Sprengstoffe zum Aufbrechen von Quellenformationen zu ermöglichen. Obwohl es auch Sprengstoffe gibt, die nicht durchmesserempfindlich sind, so traten bei Zusammensetzungen unter Verwendung solcher Sprengstoffe doch einer oder mehrere der anderen oben erwähnten Nachteile auf, die sie für die Anwendung beim Aufbrechen von Quellen ungeeignet machen« Einige dieser Sprengstoffe sind ir einem so hohen Maße instabil, daß sie gefährlich sind, wogegen andere gegenüber Detonation in Quellformationen so uneiui/findlich sind, daß Zuflucht zu komplexen Anordnungen von vielfachen geformten Ladungen für die Detonation genommen werden muß.

Wie bereits oben erwähnt, ist aus Gründen der Sicherheit ι eine Fernsteuerung für das Pumpen und die Handhabung vor flüssigen Sprengstoffen erforderlich, insbesondei'e dann,, <.-;nn. der Sprengstoff in die Formation gedrückt werden soll* Derartige Sicherheitsvorkehrungen sind notwendigerweise zeitraubend und teuer. Es wurden zwar flüssige Sprengstoffe entwickelt, die erheblich sicherer sind als Nitroglyerin, doch fordern anerkannte Sicherheitsbestrebungen allgemein, daß sie nicht mit ^Pumpen oder ähnlichen herkömmlichen Vorrichtungen gehandhabt werden, insbesondere nicht in Gegenwart

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von Personen. Der Grund hierfür liegt darin, daß Pumpen die Neigung haben, sich unvorhergesehen zu überhitzen, was zu einer unerwarteten Explosion führen kann. Es besteht daher ein Bedürfnis für eine Vorrichtung für ein sicheres Einführen von flüssigen Sprengstoffen in eine Quellbohrung ohne den zur Zeit notwendigen Aufwand an Sicherheitsmaßnahmen. Es reicht nicht aus, den Sprengstoff lediglich in die Bohrung zu gießen, selbst bei solchen Sprengstoffen ^ nicht, die im Ruhezustand wirklich völlig undurchdringlich " für Flüssigkeiten sind, die gewöhnlich in Quellbohrungen anzutreffen sind. Das Herabtropfen des Sprengstoffes über eine Vielzahl von Metern durch eine solche Flüssigkeit veranlaßt diesen nämlich, sich mit der Flüssigkeit zu vermischen, sich abzusondern und sich zu Kügelchen aufzuwühlen, so daß der Sprengstoff am Boden der Bohrung nicht in Form einer kontinuierlichen Phase abgelagert wird. Dies macht es unmöglich, eine Detonation und Fortpflanzung einer Explosion sicher durch die ganze Sprengstoffzusammensetzung hindurch zu erreichen· Vorschläge richten sich darauf, den flüssigen Sprengstoff direkt in die Quellbohrung durch ein von der Oberfläche nach unten führendes Rohr zu pumpen. Dem k Anmelder ist jedoch bisher kein Sprengstoff bekannt geworden, der gegenüber den stromungsfähigen Medien, insbesondere Flüssigkeiten, einer Quelle undurchdringlich genug ist_s selbst wenn er durch Rohre bis zu einer Stelle neben der Iformation gepumpt ist, daß er zu einer sicheren und vorbestimmbaren Detonation in der Lage ist« Die zusammen mit solchen Rohren verwendete Pumpeinrichtung erfordert darüber hinaus noch die oben beschriebenen» aufwendigen Sicherheitsvorkehrungen.

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Zeitraubend und Grund für unnötige Ausgaben für die Bedienungsleitung der Quelle ist der oben erwähnte Reinigungsvorgang, der nach dem Aufbrechen der Quelle durch die Sprengung erforderlich wird. Es fällt zwar unvermeidbar eine Anzahl der Trümmerstücke wieder zurück in die neu geschaffenen Hisse und begrenzt so den maximalen erreichbaren Anstieg in der Produktivität, doch kann ein großer Teil dieser Trümmerstücke nachdem sie sich abgesetzt haben, aus der Quelle entfernt werden, indem herkömmliche Reinigungswerkzeuge durch die ganze Quellbohrung geführt und zusammen mit Trümmer stücken zurück zur Oberfläche gebracht werden« Solche Reinigungsvorgänge sind bestenfalls zeitraubend und schlagen auf der Kostenseite eines Aufbruchvorganges erheblich zu Buche.

Es wurde nun gefunden, daß Nitroparaffin-Verbindungen, die ihrerseits Sprengstoffe, jedoch sehr durchmesserempfindliche Sprengstoffe sind, ausreichend durchmesserunempfindlich gemacht werden können, um hochwirksam für das Aufbrechen von Quellen zu sein, indem bestimmte hochempfindliche Verbindungen, insbesondere RDX, ΞΜΧ und Mischungen hiervon darin aufgelost werden. Es wurde weiter gefunden, daß solche Zusammensetzungen, insbesondere solche, die ITitromethan verwenden, das große Mengen an solchen hochexplosiven Stoffen aufzulösen vermag, bei erfindungsgemäßer Formulierung nicht kapselempfindlich sind und einer Auslaugung, Dispeigierung oder anderen Formen der Zersetzung in der Quellbohrung.oder Formation nicht unterworfen werden.

Eine für die Anwendung beim Aufbrechen von Quellen besonders geeignete Ausführungsform der Erfindung ist eine mit einem der oben erwähnten hochexplosiven Stoffe gesättigte Nitroparaffin-

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lösung, die außerdem mit TNT oder einer äquivalenten hochexplosiven organischen Nitroverbindung gesättigt ist_o Fein verteilte metallische Pulver können zusammen mit einem GellierungsmitteX augegeben werden, um die Brisanz des Sprengstoffes zu erhöhen»

Eine für andere Anwendungen als das Aufbrechen von Quellen geeignete Ausführungsform der Erfindung ist eine gesättigte Lösung von einem der oben erwähnten hochexplosiven Stoffe zusammen £ mit einer ausreichenden Menge TNT, um die Zusammensetzung kapselunempfindlich zu machen, sowie ca· 0 bis 50 % fein verteiltem Ammoniumnitrat in einer Nitroparaffin-Verbindung« Pein verteiltes metallisches Pulver kann ebenfalls zugefügt werden» Ein Gellierungsmittel, wie Uitrocellulose dient zur Erhaltung der Bestandteile in stabiler Suspension,. Es wurde gefunden, daß erfindungsgemäßeSprengstoffe, die Ammoniumnitrat enthalten, für Anwendungen, die ein Drücken des Sprengstoffes durch Quellformationen mit feinen Rissen erfordern, weniger geeignet sind, da die Bisse zum Ausfiltern des Ammoniumnitrats neigen, verstopft werden und ein Durchdrücken des flüssigen Sprengstoffes verhindern«. Solche Zusammensetzungen sind jedoch für andere Anwendungen, wie zum Arbeiten im Steinbruch, sehr geeignet»

Wie bereits erwähnt, liegen die durch hydraulisches Aufbrechen oder dergleichen in geologischen Formationen geschaffenen, feinen Risse im Bereich von 1/4· Zoll bis hinab zu Bruchteilen von Millimetern. Die für eine gegebene Anwendung von einem Sprengstoff geforderte Durchmesserempfindlichkeit hängt von der Weite der Risse ab, in denen sich eine Explosion ausbreite^'. muß a Me Breitenverteilung von Rissen in einer gagebenen Formation variiert in Abhängigkeit von der ursprünglich angewendeten Aufbrt.chsart zur »Schaffung der Risse und von der Natur

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der geologischen Formation, und die Durchmesserempfindlichkeit des zu verwendenden Sprengstoffes muß dementsprechend ausgewählt werden. Es hat sich gezeigt« daß die explosive Verbindung nicht imstande sein muß» zur Erzielung eines hochwirksamen Aufbruches eine Explosion durch alle die feinsten Hisse in der Formation fortzupflanzen, doch sollte sie in der lage sein, eine Explosion über einen wesentlichen Teil der Formation auszubreiten* Hieraus ergibt sich allgemein, daß ein Sprengstoff für eine gegebene Anwendung für einen Quellaufbruch umso besser ist, Je geringer seine Durchmess er empfindlichkeit ist, d.h. je kleiner der Durchmesser ist, durch den er eine Esplosion fortzupflanzen vermag·

TJm weiterhin eine Kngelbildung und ein Vermischen des Sprengstoffes mit flüssigen Medien der Quelle zu vermeiden und die Notwendigkeit für teure Sicherheitsmaßnahmen zu beseitigen, wird der flüssige Sprengstoff erfindungsgemäß mit Hilfe einer speziellen Eindrückvorrichtung durch ein von der Oberfläche bis zu einer Stelle neben der aufzubrechenden Formation reichendes Einspritzrohr eingespritzt. Das Bohr ist mit mindestens einem und vorzugsweise zwei oder mehreren Tanks verbunden, die an der Oberfläche angeordnet sind und den flüssigen Sprengstoff enthalten. Die Tanks sind mit dem Einspritzrohr über Ventile verbunden. TJm den Tankinhalt durch das Einspritzrohr hinab bis zur Formation zu treiben, braucht lediglich Druckluft in die Tanks gelassen zu werden, wahrend einer der Tanks auf diese Weise geleert wird, kann der andere solange mit dem flüssigen Streng stoff gefüllt werden, wodurch ein kontinuierliches Einbringen des Sprengstoffes in die Quelle ermöglicht wird. Auf diese Weise wird die Verwendung von Pumpen oder anderen Vorrichtungen mit der gefährlichen Neigung für Überhitzung vollständig umgangen.

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Erfindungsgemäß let weiterhin eine Selbstreinigung beim sprengenden Aufbrechen einer Quelle vorgesehen« Hierzu wird, nachdem der flüssige Sprengstoff in die Queirbohrung eingebracht ist) eine verengende Düsenöffnung oberhalb des Spiegels des Sprengstoffes in der Quellbohrung angeordnet. Die Bohrung wird oberhalb der verengenden Öffnung mit Sand oder Steinen und dergleichen beladen, so daß dann, wenn der Sprengstoff detoniert, ein für ein zufriedenstellendes Aufbrechen ausreichender Huckdruck aufrecht erhalten wird, während es den entstandenen Gasen anschließend möglich ist, durch die Verengung auszuströmen und dabei den Sand oder anderen Ballast wie auch durch die Explosion entstandenen Schutt aus der Quellbohrung hinauszublasen·

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen· Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein·

In der Zeichnung zeigen

Fig· 1 einen schematischen Querschnitt einer Quellbohrung, die in ihrem oberen Teil eine Zement einfassung enthält, ein nach unten bis zu einer potentiell produktiven Formation reichendes Einspritzrohr aufweist und mit einer Druckvorrichtung an der Oberfläche verbunden ist,

Fig. 2 einen ähnlichen schematischen Schnitt wie ' ^; Fig. 1, wobei ein in die Quelleinfassung ein^v gesetzter Dichtungsstopfen und eine mit

dem Einspritzrohr verbundene Hochdruckpumpe

dargestellt sind,

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Figo 3 einen schema ti sehen Querschnitt einer

Quellbohrung, wobei eine in der Bohrung vorgesehene und zur Erzielung, einer Selbstreinigung mit Ballast bedeckte verengte Austrittsöffnung dargestellt ist und

Fig. 4- einen schematischen Querschnitt einer Quellbohrung, in dem der Selbstreinigungseffekt der verengten Austrittsöffnung nach Figo 3 ( erläutert ist·

1. Flüssiger Sprengstoff

Der flüssige Sprengstoff nach der Erfindung enthält eine Nitroparaffinverbindung, in der hochwirksame Sprengstoffe einer solchen Art und in einer solchen Menge gelöst sind, daß sie den flüssigen Sprengstoff ausreichend durchmesserunempfindlich machen, damit eine Fortpflanzung einer Explosion auch beim Einbringen des Sprengstoffes in enge Risse bzw· Sprünge der oben definierten Art in einer geologischen Formation möglich ist. Es v/ird vorzugsweise eine ausreichende Menge an THT oder einer äquivalenten explosiven organischen Nitroverbindung zugesetzt, um sicherausteilen, daß der Sprengstoff kapselunempfindlich sowie auch zu einer zuverlässigen Dotonation imstande ist» Fein verteiltes reaktives Metall kann zugesetzt werden, um die Brisanz des Sprengstoffes zu erhöhen« Vorzugsx-jeiiie wird ein Sellierungsmittel mit aufgenommen, um die ungelösten Feststoffe in einer stabilen, gleichmäßigen Suspension zu halten. Für bestimmte Anwendungszwecke kann Ammoniumnitrat zugesetzt we3?den, um die durch die Explosion erzeugte Gasmenge au erhöhenο

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Das Lösungsmittel für den hier beschriebenen, flüssigen Sprengstoff ist eine Nitroparaffin-Verbindung, insbesondere Nitromethan, Nitroäthan, ITitropropan und Mischungen.hiervon. Solche Nitroparaffin-Verbindungen sind explosiv und werden in Wasser, öl oder anderen in QuellbGhrungen normalerweise aufzufindenden Flüssigkeiten nicht leicht gelöst oder durch diese unempfindlich gemacht.

Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung wird mindestens eine hochexplosive, organische Verbindung in der Nitroparaffin-Verbindung gelöst, wobei die hochexplosive Verbindung von einer solchen Art ist und in einer solchen Menge vorgelegt wird, daß der flüssige Sprengstoff ausreichend durchmesserunempfindlich gemacht wird, daß eine Explosion sich durch den flüssigen Sprengstoff fortpflanzen kann, wenn dieser in die Formation eingebracht ist, in der er angewendet werden soll.

■Nur wenige hochexplosive Verbindung sind imstande, Nitroparaffine.' durehmesse.runenipfindlich zu machen, so daß diese zum Aufbrechen einer Quelle geeignet werden. Hierzu gehören insbesondere EDX f('yc.Lotrim^thylentrinitramin) und HMX (Cyclotetramethylenteträrdtramin)c Der genaue Hechanismus, durch den besondere, explosive Verbindungen Nitreparaffine durchnesserunempfindlich machen (und. der erklären kann, warum dies andere Verbindungen nicht bun), ist noch nicht bekannt. LabOratoriumsversuche deuten jedoch darauf hin, daß solche hochexplosive Verbindungen fähig sind, Nitroparaffine durchmesserunempfindlich zu machen, die in Lösung unter Bildung von ionischen Nitramin-Verbindungen dissoziieren, die ihrerseits das Nitroparaffin in der gev/ünschten Weise zu sensi-, bilisieren vermögen» Es ist also möglich, daß es das nitraminsensibilisierte Nitroparaffin in Verbindung mit der explosiven Verbindung selbst ist, was zu den gewünschten Ergebnissen führt.

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Dementsprechend wird angenommen, daß RDX, HHX sowie Mischungen hiervon und andere hochexplosive Verbindungen, die mit einem Hitroparaffin ionische Nitramin-Verbindungen bilden, in die Klasse d«r für die Erfindung geeigneten hochexplosiven Verbindungen fallen·

Es wurde festgestellt, daß TNT für sich allein nicht imstande 1st, das Nitroparaffin-LSsungsmittel durchmesserunempfindlich zu machen, um es so für die Anwendung zum Aufbrechen von Quellen geeignet zu machen. TNT wird jedoch vorzugsweise zusätzlich zu den hochexplosiven HDX und/oder HHX-Verbindungen aufgelöst, um die Kosten für den erhaltenen Sprengstoff zu senken und diesem mehr Energie zu verleihen, sowie diesen auch kapselunempfindlich zu machen. Anstelle oder zusätzlich zu TNT können auch andere, hochexplosive, organische Nitroverbindungen, beispielsweise PEIN, für diesen Zweck verwendet werden. In diesem Sinne werden diese Verbindungen hier als hochexplosive Zusätze bezeichnet, UQ sie von den oben beschriebenen Nitramin-Verbindungen bildenden hochexplosiven Verbindungen zu unterscheiden.

Der hochexplosive Zusatz macht den flüssigen Sprengstoff nicht nur kapselunempfindlich, sondern erhöht darüber hinaus auch seine Detonationszuverlässigkeit. Für Anwendungsgebiete, bei denen eine Detonationszuverlässigkeit gefordert wird, so z.B. für das Aufbrechen von Quellen, ist es wichtig, daß der flüssige Sprengstoff einen hochempfindlichen Zusatz zur Sicherstellung einer solchen Zuverlässigkeit enthält.

Es ist wichtig, daß die verwendete Nitroparaffin-Verbindung solche Mengen an hochexplosiven Verbindungen (HDX und/oder HHX) und hochexplosiven Zusätzen aufzulösen vermag, die dazu ausreichen,

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den erhaltenen flüssigen Sprengstoff zuverlässig detonierbar und ausreichend durchmesserunempfindlich, zu machen, um eine Fortpflanzung einer Explosion durch den Sprengstoff zu ermöglichen, wenn dieser in enge Spalten von Quellformationen eingebracht ist. In dieser Hinsicht wird Mtromethan bevorzugt, da es größere Mengen an hochexplosiven Verbindungen aufzulösen vermag als die Og- und C^-ITi troparaf fine.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung werden TNT und RDX in Mtromethan unter Bildung einer gesättigten Losung aufgelöst, so daß annähernd 10 % der TNT-Konzentration als EDX eingesetzt sind. Durch ein solches Anwenden maximaler Mengen an hochexplosiver Verbindung und hochexplosivem Zusatz in dem flüssigen Sprengstoff wird eine maximale Durchmesser- und Kapselunempfindlichkeit sowie maximale Detonationszuverlässigkeit und Verringerung an Kosten erreicht.

Ga. 0 - 20 Teile pro 100 Gewichtsteile des flüssigen Sprengstoffes können ein fein verteiltes reaktives Metall, wie Aluminium, sein, welches die Brisanz und Kraft des Sprengstoffes erhöht. Die mittlere Teilchengröße des Metalles sollte unter ca. 10 Mikron liegen, um ein Absetzen oder Ausfiltern des Metalls auf ein Minimum zu bringen und seine Reaktivität zu vergrößern.

Für Anwendungen,, die sich nicht auf das Aufbrechen von Quellen beziehen oder bei denen der Sprengstoff nicht durch die Formation rückgedrücki; zu werden braucht_t kann Ammoniumnitrat in dem Lösungsmittel dispergiert und mit Hilfe eines Gellierungsmittels in einer gleichmäßigen Suspension gehalten werden. Je nach dem besonderen Anwendungszweck können ca. 0 - 50 Gewichtsprozent . Ammoniumnitra.t .verwendet werden. Das Ammoniumnitrat sollte

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fein gemahlen sein und kann durch Vermählen auf eine mittlere Teilchengröße von ca. 10 bis 20 Mikron im Durchmesser hergestellt werden. Dies verhindert das Absetzen des Ammoniumnitrats aus der Suspension und ermöglicht die Verwendung des flüssigen Sprengstoffes in geologischen Formationen, in denen die Sprünge nicht übermäßig eng sind, ohne daß das suspendierte Ammoniumnitrat aus dem Sprengstoff ausgefiltert wird.

Um alle nicht in Lösung befindlichen Bestandteile des Sprengstoffes, so z.B. Ammoniumnitrat und Aluminium', in Suspension zu halten, sollte ein Gellierungsmittel zugesetzt werden, das mit allen Bestandteilen verträglich ist. Ein bevorzugtes Gellierungsmittel ist Nitrocellulose, das selbst ein Sprengstoff ist. Bevorzugte Mengen liegen zwischen ca. 1 und 3 Gewichtsteilen. Beispiele für weitere Gellierungsmittel, die mit Nitromethan verwendet werden können, sind vernetzter Guar-Gummi, Äthylcellulose, Celluloseacetat und -acetat-butyrat. Bei einem flüssigen Sprengstoff, der nur Nitroparaffin und darin aufgelöste hochexplosive Verbindung en enthält, ist ein Gellierungsmittel nicht erforderlich, doch wird selbst bei solchen Zusammensetzungen mit Vorteil ein Gellierungsmittel angewendet, um das Absetzen eines aufgrund von ungewöhnlichen Temperaturschwankungen oder dergleichen aus der Losung vorübergehend ausfallenden Bestandteils zu vermeiden„ Im allgemeinen kann der Anteil des Gellierungsmittels im flüssigen Sprengstoff zwischen ca. 0,5 und 5 Gewichtsprozent betragen.

Ein Vorteil der oben beschriebenen flüssigen Sprengstoffzusammensetzungen liegt darin, daß sie gegenüber einer Detonation durch eine Sprengkapsel Nr. 8 unempfindlich sind,

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d.iL. kapselunempfindlich sind· Die Stoßempfindlichkeit dieser Zusammensetzungen ist insbesondere größer als 100 cm/2 kg Gewicht wie durch Prüfung entsprechend den ÜS-Army-Ausführungen mit der Bezeichnung "Military Specification TM-9-1910" vom 14. April 195i festgestellt wurde·

Spezifische Ausführungsformen des in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellten flüssigen Sprengstoffes werden in den nachfolgenden Beispielen erläutert, in denen alle Teile Gewichtsteile sind. Die Sprengstoffe können hergestellt werden, indem zuerst die Bestandteile in den unten angegebenen Mengen abgewogen und darm die hochexplosive Verbindung und der hochexplosive Zusatz dem Nitromethan oder dem anderen Nitroparaffin vorzugsweise in einem geschlossenen Behälter zugesetzt werden, wobei die Temperatur erhöht wird, um die Peststoffe vollständig aufzulösen· Es kann dann die Nitrocellulose oder ein anderes Gellierungsmittel zugegeben und mechanisch damit vermischt werden, so daß es völlig gelöst wird. Ammoniumnitrat und pulverisiertes Aluminium oder ein ähnliches Metall können dann zugegeben werden, bis eine homogene Lösung erhalten wird.

	Beispiel 1	Teile
Bestandteil		47.5
Hitroraethan		47.5
TNT		5.0
RDX
	Beispiel 2	Teile
Bestandteil	- -	47.0
JJitromethsn		47,0
TNT

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A 12 295	Bestandteil	Bestandteil	Teile
HHX	Ritromethan	5.0
Hitrocellulose	THT	1.0
Beispiel 3	RDX
Aluminium	Teile
	42.0
42.0
4.2
9.8

Hitrocellulose

2.0

Beispiel 4	Bestandteil	Beispiel 5	Bestandteil	Teile
Hitromethan	Hitropropan	25.4
PETH		25.4
BDX	2.5
Hitrocellulose	1.7
Ammoniumnitrat	40.0
A ^ lim-i Tti um	5.0

Teile
50.0

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Bestandteil Teile

EHT 23-0

EDX 2.0

22.0

Celluloseacetat 3.0

2« Einbringen des Snreniratoffea in eine Quelle

Ein Vorteil des erfindungsgeiiäßen, flüssigen Sprengstoffes liegt. darin, daß das als Lösungsmittel verwendete Ritromethan bzw· andere Paraffin die Zusammensetzung im wesentlichen imdurchdringlieh für strömende Medien der QueUbohrung, vie SoIiSIe₉ Wasser und Säuren macht, die auf die meisten anderen Ammoniumnitrat enthaltenden, flüssigen Sprengstoffe schädlich einwirken» Wie oben erwähnt, wird jedoch angenommen, daß flüssige Sprengstoffe beim Hinabfallen bzw· Absinken in einer Quellbohrung durch viele Meter Wasser oder eines anderen strSsnisgsfähigen Mediums sich mit den Medien der Bohrung unter Bildung von Kugeln vermischen, so daß eine kontinuierliche Biase des Sprengstoffes in der Bohrung nicht gebildet wird. Es wird angenommen, daß hierin ' eine Ursache für Detonationsversagen oder IJnsuverllesigkeit bei früheren erfolglosen Versuchen zum Aufbrechen von Quellen nach dieser Art liegt.

Dementsprechend wird der flussige Sprengstoff erfindungsgemäß in die Formation durch ein Einspritzrohr bis zu einer Stelle neben der auf zubrechenden Formation gespritzt, wodurch vermieden wird, daß er auf dem Weg nach unten in das Bohrloch mit Flüssigkeiten der Quelle in Berührung kommt und sich mit diesen

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vermischt. Das Einspritzrohr ist vorzugsweise so gebaut, daß es ein Herausdrücken von Luft oder Flüssigkeiten ermöglicht, bevor der Sprengstoff durchgelassen wird, um so zu verhindern, daß jene die Bildung einer kontinuierlichen Phase des Sprengstoffes in der Quellbohrung stören.

Fig. 1 zeigt eine Quellbohrung 1, die sich in eine produktive Formation 2 erstreckt. Sie Formation enthält Sprünge 3, die durch hydraulisches Aufbrechen oder dergleichen gebildet sind. Derartige Sprünge existieren in den meisten Quellen vom ursprünglichen Aufbrechen, das zum in Gang bringen der Quelle angewendet wurde. Sie können durch Viederaufbreehen vor dem explosiven Aufbrechen vergrößert werden.

Der obere Veil der Quellbohrung ist. mit einer Verschalung 4 versehen, die mit Beton 5 hinterfüttert ist. Sin Einspritzrohr 6 reicht durch die Quellbohrung nach unten bis zur produktiven Formation und ist an seinem unteren Ende verschlossen und um sein unteres Endstück mit Schlitzen 7 versehen, durch welche Sprengstoff in die Quellbohrung fließen kann. Das obere Ende des Einspritzrohres, das bequemerweise aus einem Bohr mit einem Innendurchmesser von 2 Zoll gebildet sein kann, ist durch ein T-Stück 8 über Ventile 11 bzw. 12 mit 2 Drucktanks 9 und 10 verbunden. Jeder Tank ist mit einem Luftdruckmesser 13« 14 und einem Lufteinlaßventil 16 versehen, durch das er mit einem Luf tkompressor 17 verbunden ist. Ein Stromungsmesser 18 ist im Injektionsrohr angeordnet;, um die Durchflußmenge des durch das Bohr fließenden Sprengstoffes zu messen.

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Fur das Beladen der Quelle mit dem Sprengstoff ist Druck erforderlich, um den Bodendruck der Quelle zu überwinden· Zum Einbringen des Sprengstoffes wird einer der Tanks 9t 10 durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Füllkl^ppe mit dem Sprengstoff gefüllt und durch den Kompressor unter Druck gesetzt, um seinen Inhalt durch das Einspritzrohr in die Quelle zu drücken. Zur Reinigung des Einspritzrohres von !«ft oder Flüssigkeiten, die sich sonst mit dem Sprengstoff vermischen könnten, wird zuerst ein Gleitstopfen 19 an einer geeigneten Einrückstelle in das Einspritzrohr eingesetzt und dann durch den Druck des über ihm befindlichen, flüssigen Sprengstoffes nach unten durch das Bohr gedrückt. Venn der Gleitetopfen den Boden des Einspritzrohres erreicht, wird er am Boden des Bohres aufgehalten, wobei er Schlitze 7 in einer ausreichenden Weise für den stromenden Sprengstoff geöffnet läßt, so daß dieser frei in die Quellbohrung fließen kann.

Solange ein Tank unter Druck in die Quelle entleert wird, kann der andere gefüllt werden, so daß er dann, wenn der erste Tank leer oder vorzugsweise nahezu leer ist, was durch den Durchflußmesser angezeigt wird, durch die entsprechenden Ventile unter Druck gesetzt und mit dem Einspritzrohr verbunden werden kann.

Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Strömung des unter Druck befindlichen Sprengstoffes in die Quellbohrung erreicht, ohne Unterbrechung und ohne daß der Sprengstoff einer Erhitzung und einem Druck von mechanischen Pumpen unterworfen wird, welche zu einer Explosion beitragen konnten«, '

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Wenn es erwünscht ist, den Sprengstoff unter einem Bückdruck in die Formation einzubringen, dann wird nach dem Einbringen einer ausreichenden Menge Sprengstoff in die, Bohrung, einschließlich des Anteils, der noch in dem Einspritzrohr verblieben ist,

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ein zweiter Gleitstopfen 20 in das obere Ende des Einspritzrohres eingesetzt, worauf dies von den Drucktanks abgeschaltet und mit einer Hochdruckpumpe 21 (bis zu ca. 140 kg/cm ) verbunden wird. Unter hohem Druck wird dann Wasser eingepumpt, wobei das Einspritzrohr gefüllt und der flüssige Sprengstoff vor dem zweiten Gleitstopfen 20, wie in Fig. 2 dargestellt, in die Formation entleert wird.

Bevor jedoch der Sprengstoff auf diese Weise unter Druck gesetzt wird, wird ein Dichtungsstopfen 22 oberhalb der Produktionsformation, vorzugsweise am unteren Ende der Quellverschalung, in die Bohrung eingesetzt. Ein solcher Dichtungsstopfen 22 kann in die Quelle eingesetzt werden, wenn das Einspritzrohr zuerst in diese gesenkt wird, und kann zu dieser Zeit offengelassen werden, um Luft oder Flüssigkeiten in der Quellbohrung ein Entweichen nach oben vorbei am Dichtungsstopfen zu ermöglichen, wenn der Sprengstoff eingebracht v/ird, wie in Fig. 1 dargestellt. Der Dichtungsstopfen 22 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er durch Drehung des Einspritzrohres abdichtbar ist, mit dem er in bekannter Weise in Eingriff steht. Vor dem Einpressen des Sprengstoffes in die Formation kann die Quellbohrung somit durch Abdichten des Dichtungsstopfens 22 verschlossen werden, so daß der mit Hilfe der Hochdruckpumpe 21 gebildete Druckaufbau den Sprengstoff zurück in die Formation treibt.

Wenn der zweite Gleitstopfen 20 den Boden des Einspritzrohres erreicht, wird das obere Ende von der Verbindung mit der Quellbohrung abgeschlossen, da die Längen des ersten und des zweiten Crleitstopfens so gehalten sind, daß ihre Summe größer ist als die Höhe der Schlitze 7* Auf diese Weise wird verhindert, daß Wasser in die Quellbohrung eindringt und den Sprengstoff auf-

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wühlt. Nachdem der gesamte, flüssige Sprengstoff in die Quelle eingebracht ist, wird der Druck noch aufrecht erhalten, bis Gleichgewicht mit dem inneren Quelldruck erreicht ist (ca* 1/2 Stunde), wodurch ein Zurückdringen des Sprengstoffes aus der Formation vermieden wird, wenn der Druck von oben nachläßt· Anschließend werden das Einspritzrohr und die Pumpvorrichtung von der Quelle entfernt und die Bohrung mit Wasser oder einer anderen Erschütterungen dämpfenden Flüssigkeit bis zu einer Höhe gefüllt, die ausreicht, den Rückdruck aus der Quelle mindestens auszugleichen· Eine geeignete, hochexplosive Spreng-P kapsel wird dann in der Quellbohrung gesenkt, so daß sie vollständig von flüssigem Sprengstoff umgeben ist. Die Sprengkapsel kann einen herkömmlichen Sprengstoff, so z.B. die Spreng— zusammensetzung B oder Nitroglycerin, wie sie gewöhnlich für diesen Zweck verwendet werden, enthalten, und der Zünder kann bequemerweise noch eine Zeiteinrichtung enthalten, die nach einer vorbestimmten Zeit? etwa nach einigen Stunden die Detonation automatisch einleitet.

Bs fei bemerkt _t AaB das in den Sprengstoff vorhandene Gellielungsmittel in der Lage Eieia. muß, die Bestandteile des Spreng-- £toii?es un^-";er temperatur- und Druckbedingungen_s djie beim Auf-

"brechen de:? Quelle auftreten können (bis zu ca· 65° O und bis zu ca. 350 at)_tin einer gleichmäßigen Dispersion zu halten. Schließlich wird ein Dichtstopfen über dem Wasser, das in die BohiTang eingelagert wurde, eingesetzt und die Quelle weiterhin mit Wasser gefüllt. Nach der Detonation wird der Dichtungsstopfen entfernt und die Quelle unter Anwendung herkömmlicher Techniken gesäubert. _

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5« Explosives Aufbrechen mit Selbstreinigung

Um auszuschließen5 daß man die Quellbohrung, wie oben beschrieben, reinigen muß, und um zu vermeiden, daß Schutt von der Explosion zurück in die hierbei gebildeten Sprünge fällt und dadurch die Wirksamkeit des Aufbrechens ungebührlich beschränkt, ist nach der Erfindung eine Methode vorgesehen, die den explosiven Aufbruch selbstreinigend gestaltet· Zu diesem Zweck wird anstelle des Verschließens der Quelle vor der Detonation oder anstelle der Verwendung eines herkömmlichen Dichtungsstopfens ein Dichtungsstopfen 23t wie in Fig. 3 gezeigt, oberhalb der Flüssigkeitssäule in die Quellbohrung eingesetzt. Der Dichtungsstopfen 25 weist eine von seiner Oberseite bis zum Boden durchgehende öffnung von 3 Zoll auf und schafft dadurch eine Verengung in der Quellbohrung. Durch Einstellen der Höhe der Flüssigkeitssäule unter dem Dichtungsstopfen kann ein annäherndes Druckgleichgewicht innerhalb der Quelle aufrecht erhalten werden. Es wird dann ein Kugelstopfen 24, dessen Durchmesser geringer ist als der der Quellbohrung, Jedoch wesentlich größer als der der öffnung in dem Dichtungsstopfen 23, über den Dichtungsstopfen 23 gesetzt und der Raum über dem Eugelstopf en mit Sand und Steinen oder einem anderen Ballast gefüllt.

Der Eugeistopfen 24 wirkt als Einwegventil und hindert den Ballast am Herunterfallen in die Quelle ermöglicht Jedoch ein Ablassen des Drucks aus der Quelle nach oben durch es hindurch. Ausreichend Ballast sollte über den Stopfen 23 gelegt werden, um innerhalb der Quelle einen zur Erzielung des gewünschten Aufbruches richtigen Druck aufzubauen, der jedoch zuläßt, daß die durch die Explosion gebildeten Gase äeii Ballast*

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den Stopfen und praktisch das gesamte durch die Explosion gebildete Gesteinsmaterial nach oben und aus der Queilbohrung hirtausblasen· normalerweise reichen einige Zentner Ballast fur diesen Zweck aus»

Mt erläutert den erzielten Selbsreinigungseffekt· Innerhalb von ca. 15 oder 20 Sekunden der Detonation, innerhalb welcher Zeit die Schockwelle der Explosion die Formation aufbricht, wird genügend Druck entwickelt, -um, wie in Fig. 4 gezeigt, alles in der Quellbohrung befindliche aus dieser heraus nach Art eines Geysiers über die Oberfläche zu blasen. Der Dichtungsstopfen 23 kann gelegentlich durch <?le Explosion aus dem Bohrloch herausgebissen werden.

Erfindungsgemaß ist es erwünscht, die maximal mögliche Menge an flüssigem Sprengstoff nach hinten in die Formation zu bringen und gleichzeitig eine ausreichende Menge an Sprengstoff in der Quellbohrung zu lassen, um eine zuverlässige Detonation und Fortpflanzung der Explosion zu sichern. Auf diese Weise wird der Sprengstoff im wesentlichen kugelförmig durch dia Formation verteilt und nicht lediglich in einem Topf am Boden der Quellbohrung konzentriert, wodurch die Wirksamkeit der Explosion beim Aufbrechen der Formation auf ein Optimumgebracht wird.

Die folgenden Beispiele betreffen ein hier beschriebenes Verfahren zum Aufbrechen von Quellformationen unter Terwendung einer in den vorhergehenden Beispielen erwähnten, flüssigen _; Sprengstoff zusammensetzung sowie auch das explosive Aufbrechen mit Selbstreinigung· Es liegen zwar keine Informatioaaies für den genauen Wert der zur Erzielung eines wirksamen Auf—

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bruchs einer gegebenen Quelle erforderlichen Durchmesserenpfindliohkeit vor, es werden Jedoch hervorragende Ergehnisse hei der allgemeinen Verwendung eines Sprengstoffes mit einer Durchmesserempfindlichkeit von annähernd 0,8 im (i/32 inch) erhalten.

Beispiel 6

Eine Quelle mit einer produktiven Forstation in einer Tiefe von ca· 730 β (2.400 feet), welche mit der Produktion im wesentlichen aufgehört hatte, wurde unter Verwendung herköi&mlicher Techniken zur Entfernung von Paraffinen und dergleichen gereinigt. Ein flüssiger Sprengstoff mit der in Beispiel 2 beschriebenen Zusasaensetsung wurde dann in Drucktanks eingebracht, die wie in Fig. 1 gezeigt, mit einem sich nach unten bis zur produktiven Formation erstreckenden Einspritzrohr verbunden waren. Ein Gleitstopfen 19 wurde vor dem Sprengstoff in das Einspritzrohr gesetzt, worauf annähernd 1.300 kg (4.000 pounds) Sprengstoff in die Quellbohrung eingebracht wurden. Bin zweiter Gleitstopfen 20 wurde dann in das Einspritzrohr eingesetzt und dieses mit einer Hochdruckpumpe verbunden, welche Wasser unter Druck durch das Einspritzrohr trieb- und hierbei den Sprengstoff nach hinten in die Formation drängte, Vor dem Anstellen der Hochdruckpumpe wurde ein vorher am Boden der Quellverschalung 4 (welche sich ungefShr 300 m von der Oberfläche nach unten erstreckte) angeordneter Dichtungsstopfen 22 verschlossen, um einen Druckaufbau mit Hilfe der Pumpe zu ermöglichen. Nach Einpressen von annähernd 85 % dee Sprengstoffes nach hinten in die Formation, was durch überwachen der Wasser- und Sprengstoffmengen mit . Hilfe des Durchflußmeßgerätes bestimmt wurde, wurde der Druck 15 Hinuten lang aufrecht erhalten, wonach das Einspritzrohr

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und die Pumpvorrichtung von der Quelle entfernt wurden. Ein auf drei Stunden eingestellter und eine ladung an Sprengzusammensetzung B enthaltender Zeitzünder wurde in der Quellbohrung so angeordnet, daß er sich völlig innerhalb des flüssigen Sprengstoffes befand, was durch Abfühlen des Sprengstoffspiegeis mit einer thermischen Sonde bestimmt wurde. Die Quellbohrung wurde bis zum Boden der QuellverschaluBg mit Wasser gefüllt und in dieser Hohe mit einem W- Dichtstopfen Versehen, wonach bis zu 100 m oder mehr an zusätzlichem Wasser in die Bohrung über dem Dichtungsstopfen eingebracht wurde. Nach der Detonation wurde der Dichtungsstopfen und die gebildeten Gesteinsbrocken auf herkömmlich© Weise aus der Quelle ausgeräumt· Erste Untersuchungen zeigten einen ungefähr zehnfachen Anstieg der Produktivität.

Beispiel 7

Das Verfahren nach Beispiel 6 wurde durchgeführt unter Ver-. wendung von 2.700 kg (6.000 pounds) des flüssigen Sprengstoffes nach Beispiel 3. Ungefähr 80 % des Sprengstoffes P wurden nach hinten in die Formation gedrückt. Anstelle des Verschließens der Quellbohrung mit einem festen Dichtungsstopfen wurde ein ein Loch von 7Φ ^cm (3 inch) Durchmesser aufweisender Dichtungsstopfen 23 ungefähr 30 m über dem Boden der Quellverschalung eingesetzt, die sich ungefähr 450 m von der Oberfläche nach unten erstreckte. Die Quelle selbst war ungefähr 1.200 m tief» Die Quelle wurde dann mit Wasser bis zu dem ringförmigen Dichtungsstopfen 23 angefüllt. Diese Wassersäule entsprach im wesentlichen dem Bodendruck in der Quelle.

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Ein Gummiball von 23 cm (9 inch) Durchmesser wurde über das loch des Dichtungsstopfens 23 gelegt, worauf auf ihn annähernd 270 leg eines Gemisches aus Sand und Steinen geladen wurden. Ungefähr
15 Sekunden nach dem ersten Spüren der Stoßwelle der Detonation
erschien über der Oberfläche der Quelle ein Geysier aus Gestein, der nahezu 30 Sekunden anhielt. Ohne weitere He in igung stieg die Produktivität der Quelle von ca· 160 1 pro Tag vor dem Aufbrechen auf ca· 6.5OO 1 pro Tag.

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Claims

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Patentansprüche

1· Flüssiger Sprengstoff zum Aufbrechen einer enge Eisse neben einer Quellbohrung enthaltenden Formation, um eine Quelle in Gang zu bringen oder ihre Produktivität -zu' erhöhen-, wobei der flüssige Sprengstoff in stromungs-* fähigen Stoffen der Quelle während der zum Aufbrechen £ der Formation erforderlichen Zeit nicht dispergierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Nitroparaffine Verbindung enthält, in der eine hochexplosive Verbindung einer solchen Art und in einer solchen M©nge gelost ist, daß der flüssige Sprengstoff ausreichend durcnmesserunempfindlich ist, um die Fortpflanzung einer Explosion durch einen wesentlichen Teil eines Netzwerkes von engen Bissen zu ermöglichen, wenn er in diese eingebracht ist«,

2. Flüssiger Sprengstoff _v der einer VerdÜBzmng mit normal erweise in Quollbohnmgen vorhandenen strSmungsfähigen Stoffen, im wesentlichen widersteht, insbesondere nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er ein ΈΙtroparaffin ψ und eine darin gelöste hochexplosive Verbindung einer solchen Art und in einer solchen Menge enthält, daß er in Dicken bzw_o Durchmessern von weniger als ca« 1_$6 mm de— tonierbar ist* ^r

Flüssiger Sprengstoff, der gegenüber einer Verdünnung durch normalerweise in Quellbohrungen vorhandenen strömungsfähigeia. Stoff en im wesentlichen widerstandsfäiiig ist, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn2 ei ebnet, daß er eine ITItroparaffin-Verbindung enthält, in der eine hoch.»* explosive Verbindung gelost ist, welche beim Auf losen, in der

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Hitroparaffin-Yerbindung eine ionische Nitramin-Yerbindung bildet.

4. Flüssiger Sprengstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin einen hochexplosiven Zusatz in Form einer in der Nitroparaffin-Verbindung gelösten organischen Hitroverbindung in einer solchen Menge enthält, daß er kapselunempfindlich ist.

5· Flüssiger Sprengstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitroparaffin-Verbindung Nitromethan ist. .

6. Sprengstoff stoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hochexplosve Verbindung RDX und/oder HMX ist.

7· Sprengstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hochexplosive Verbindung und der hochexplosive Zusatz in solchen Mengen im fiprengstoff vorliegen, daß die Nitroparaffin-Verbinaung gesättigt ist.

8. Sprengstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Gellierungsmittel enthält, das in dem flüssigen Sprengstoff vorhandene bei den beim Aufbrechen von Quellen auftretenden Temperatur- und Druckbedingüiigen nicht in Lösung befindliche Bestandteile in einer gleichmäßigen Dispersion zu halten vermag, und daß das Gellierungsmittel vorzugsweise in einer Menge von ca. 0 bis 0,5 Gewichtsprozent enthalten ist.

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9· Sprengstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er. ca. O Ms 5Ö Gewichtsprozent im Nitroparaffin gleichmäßig dispergiertes Ammonixiiniii trat enthält.

10. Flüssiger Sprengstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet* daß er ca» O bis 20 Gewichtsprozent im Mtroparaffin gleichmäßig dispergiertes fein verteiltes reaktives Metall enthält, ■;.:'■-.

11. Verfahren zum sicheren Überführen eines flüssigen Sprengstoffes unter Druck in eine Quellbohrung für das; explosive Aufbrechen der produktiven JJOrmstionen einer Quelle, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Sprengstoff in einen neben der Quelle an der Oberfläche angeordneten Tank eingebracht 'wird-, der mit einem sich nach unten in die Quellbohrung erstreckenden und an einem Funkt nebender aufzubrechenden Formation endendenEinspritzrohr verbunden ist, und der im Tank befindliche flüssige Sprengstoff durch Aufbauen eines Drucks über dem Sprengstoff durch das Einspritzrohr in die Quellbohrung

_: gedrückt wird. .-,,./

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Tank mit dem Einspritzrohr verbunden ist und Ventile zwischen jedem Tank und dem Einspritzrohr vorgesehen sind, und daß der zweite Tank mit dem flüssigen . Sprengstoff gefüllt wird, solange der erste Tank enti.e:ert; wird, durch die entsprechenden Ventile die Verbindung zwischen dem ersten Tank; und dem Einspritzrohr .".-unterbrochen und der zweite Tank; mit dem Einspritz,rohr : irsrbunclen wird ijxid der flüssige Sprengstoff des zweiten Tanks durch Aufbauen "eines. Drucks über dem, Sprengstoff, ·

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nach, unten durch das Einspritzrohr in die Quellbohrung getrieben wird, während gleichzeitig der erste Tank mit dem flüssigen Sprengstoff wieder gefüllt wird.

15· Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßende des Einspritzrohres an der Stirnseite verschlossen is"fe und das Einspritzrohr neben dem Ende an seiner Seite mit Schlitzen versehen ist, die das Ausfließen von flüssigem Sprengstoff aus dem Einspritzrohr ermöglichen, und daß vor dem Einspritzen des flüssigen Sprengstoffes durch das Rohr ein Gleit stopfen in dieses eingesetzt wird, dessen länge wesentlich geringer ist als die der Schlitze im Einspritzrohr, um hierdurch ein "Vermischen von Luft oder Quellflüssigkeiten mit dem flüssigen Sprengstoff zu vermeiden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15 zum Eindrücken des flüssigen Sprengstoffes bis in die produktiven Formationen, welche hydraulisch oder auf ähnliche Weise aufgebrochen sind, um ein Hetzwerk von feinen Hissen bzw· Sprüngen darin zu schaffen, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem überführen des flüssigen Sprengstoffes in die Quellbohrung der bzw· die Tanks von dem Einspritzrohr gelöst werden, in das Einspritzrohr ein zweiter Gleitstopf en eingesetzt wird, dessen länge so gehalten ist, daß die gemeinsame Länge des ersten und des zweiten Gleitstopfens größer ist als die Länge der Schlitze am Auslaßende des Einspritzrohres ,in die Quellbohrung oberhalb der produktiven Formation ein Dichtungsstopfen eingesetzt wird, um die Quellbohrung abzudichten, und Wasser mit einem ausreichenden Brück in das Einspritzro&r gepumpt wird, um den flüssigen Sprengstoff durch das Einspriijzrobr und nach hinten bis in die Sprünge der produktiven Formation zu treiben.

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* Verfahren nach. Anspruch 14, dadurch ge-' kennzeichnet, daß der Dichtungsstopfen entfernt wird, nachdem die Drücke innerhalb der Quellbohnmg im wesent lichen ein Gleichgewicht erreicht haben, ein mit einer Zeituhr versehener Sprengstoff zünder innerhalb des in der Quellbohrung bleibenden flüssigen Sprengstoffes angeordnet wird und die Quellbohrung durch Einsetzen eines Dichtungsstopfens verschlossen und mit Wasser über und unter dem Dichtungsstopfen gefüllt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bi^ 14 zum explosiven Aufbrechen einer Quelle unter Selbstreinigung, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellbohrung über dem flüssigen Sprengstoff mit einer ausreichenden Menge Wasser gefüllt wird, um den in der Quelle herrschenden Bodendruck im wesentlichen auszugleichen, in der Quellbohrung über dem Wasserspiegel eine Verengung angebracht wird, die Verengung von oben abgedeckt wird, um zu verhüten, daß Material durch die Verengung nach unten fällt, und in die Quellbohrung über die Verengung Ballast eingebracht wird, wobei die Menge des Ballastes und die Größe der Verengung so gehalten werden, daß.nach der Detonation ein ausreichender Druck in der Quellbohrung geschaffen wird, um das gewünschte Aufbrechen zu erzielen, während den durch die Explosion entstandenen Gasen ermöglicht wird, das hierbei geschaffene Gestein sowie auch den Ballast nach oben und aus der Qaellbohrung hinaus zu blasen.

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17. Verfahren zum explosiven Aufbrechen einer Quelle mit Selbstreinigung zum Ingangbringung einer Quelle oder zur Erhöhung ihrer Produktivität, wobei die produktiven "Formationen der Quelle hydraulisch oder auf ähnliche Weise unter Bildung eines Netzwerkes von feinen Sprüngen aufgebrochen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiger Sprengstoff in die Quellbohrung eingebracht und ein Teil hiervon nach hinten bis in die produktive Formation eingedrückt wird, in den in der Quellbohrung verbleibenden flüssigen Sprengstoff ein Sprengstoff Zünder eingelegt wird« die Quellbohrung über dem flüssigen Sprengstoff mit einer ausreichenden Menge an Wasser gefüllt wird, um den Bodendruck der Quelle auszugleichen, über dem Wasserspiegel eine Verengung in der Quellbohrung angebracht wird, über der Verengung eine Abdichtung angeordnet wird, um zu verhindern, daß Material durch die Verengung nach unten fällt, in die Quellbohrung über der Verengung Bällast eingebracht wird, wobei die Große der Verengung und die Ballastmenge so gehalten werden, daß nach der Detonation ein ausreichender Druck innerhalb der produktiven Formation entwickelt wird, um das gewünschte Aufbrechen zu erzielen, und es den durch die Explosion erzeugten Gasen ermöglicht wird, das bei der Explosion geschaffene Gestein sowie auch den Ballast nach oben und aus der Quellbohrung hinaus zu treiben.

18. Vorrichtung sum überführen von flüssigem Sprengstoff in eine Quellbohnmg unter Brück, um die produktive Formation einer Quelle aufzubrechen, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Quellbohrung nach unten bis zur Höhe der produktiven Formation ein Einspritzrohr (6) erstreckt_t mindestens ein Brucktank (9, 10) an der Oberfläche der Quelle vorgesehen ist und jeder Drucktank durch ein Ventil (11, '!?)

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- pb -

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mit dem Einspritzrohr (6) verbunden ist, ein Luftkompressor (17) an jeden Drucktank für ein wahlweises unter Druck setzen der !Tanks angeschlossen ist, um den darin enthaltenen flüssigen Sprengstoff durch das Einspritzrohr (6) in die produktive Formation zu drücken.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß , mindestens 2 Tanks (9» 10) vorgesehen sind, das Einspritzrohr (6) en seinem unteren Ende verschlossen ist und am Umfang um daö untere Ende Schlitze (?) für den Durchfluß von flüssigem Sprengstoff aufweist, wobea, die Schlitze ausreichend lang sind, um den Durchfluß von flüssigem Sprengstoff- zu ermöglichen, nachdem ein Gleitstopfen (19) in das untere Ende des Einspritzrohres gelangt isto

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