DE1949711B2

DE1949711B2 - Fluessiger sprengstoff und seine anwendung zum aufbrechen von geologischen formationen

Info

Publication number: DE1949711B2
Application number: DE19691949711
Authority: DE
Inventors: Leonard Noel Scottsdale Ariz Roberts (VStA)
Original assignee: Talley Industries Ine , Mesa, Ariz (V St A)
Priority date: 1968-10-04
Filing date: 1969-10-02
Publication date: 1973-02-08
Also published as: GB1292653A; GB1292654A; DE1949711A1; IL33044A; IL33044A0; DE1949711C3; FR2019958A1; RO56040A; AR204302A1; NL6914867A; BR6912864D0

Description

schaffen, so daß diese Sprünge die Kraft der an- Fähigkeit einer explosiven Verbindung, eine Exploschließenden Explosion bis zu einem gewissen Grade sion in engen Durchgängen, wie geologischen Rissen, weiter zurück in die Formation leiten und die Wir- auszubreiten. Die Durchmesserempfindlichkeit wird kung der Explosion etwas verteilt wird. In einigen hier als Bezugsgröße für die Fähigkeit einer Zusam-Fällen wird ein Teil des Sprengstoffs in die durch das 5 mensetzung verwendet, eine Explosion entlang eines hydraulische Aufbrechen vor der Detonation ge- mit der Zusammensetzung gefüllten Rohres fortzuschaffene Risse unter Druck eingedrückt, wodurch setzen, wobei das Rohr eine verengte öffnung mit eine größere Verteilung der Sprengwirkung erhalten einem solchen Durchmesser aufweist, daß die Explowird. Das Einpumpen von Sprengstoffen unter Druck sion hinter der öffnung fortschreitet und nicht durch in Bohrungen bis zurück in die Formation ist jedoch io den verminderten Durchmesser der Zusammensetstets ein gefährliches Unterfangen und erfordert nor- zung ausgelöst wird. Wird ein Sprengstoff mit einer malerweise spezielle Sicherheitsvorrichtungen zum Durchmesserempfindlichkeit von 25 mm in ein Rohr Schütze des Bedienungspersonals. Gewöhnlich wer- größeren Durchmessers gebracht, so pflanzt er eine den Pump- und Bedienungsvorrichtungen an der Explosion bis hinter eine Öffnung von 25 mm DurchOberfläche der Quelle von einer entfernten Stelle aus 15 messer fort, ist jedoch unfähig, eine Explosion bis gesteuert, so daß im Falle einer unvorhergesehenen hinter eine öffnung geringeren Durchmessers fortzu-Detonation Personal nicht gefährdet werden. pflanzen. Dies bedeutet, daß der gleiche Sprengstoff

Wird ein Sprengstoff bis in die Formation einge- eine Explosion in einem geologischen Sprung mit preßt, so wird bei der anschließenden Detonation einem Durchmesser von 25 mm ausbreiten wird,
eine große Menge an Schutt und Trümmern erzeugt, no Auf dieses Problem wird auch in der am was nach der Detonation eine Ausräumungsarbeit 31. Januar 1967 ausgegebenen USA.-Patentschrift mit herkömmlichen Techniken notwendig macht. 3 301 724 Bezug genommen. Es heißt dort:
Einige der gebildeten Gesteinsstücke, insbesondere _. , _. , ,

die feineren Teilchen, finden ihren Weg zurück bis in f™. bemerkenswerte Eigenschaft meiner er-

die Sprünge und können nicht vollständig ausgeräumt 25 findenschen Zusammensetzung hegt dann, daß werden, so daß sie auf diese Weise die Erhöhung der ^{sie selb}*^f »? Bohrlochern geringen Durchmessers,

Durchlässigkeit, die bei dieser Art eines Aufbruchs ^wie ,^z· ?■ ^{m s}°^{lchen von 7}'^{6 cm} Durchmesser,

erwartet werden kann, erheblich beschränken. Explosionen fortsetzen können. Viele gewerb-

Um diese Nachteile zu überwinden, wurden über ¹^ verwendete Sprengstoffzusammensetzungen,

mehrere Dekaden Versuche mit flüssigen Spreng- 30 beispielsweise solche, die aus Ammoniumnitratstoffen außer Nitroglycerin durchgeführt sowie mit ™^d Dieselöl-Mischungen hergestellt werden

Sprengstoffaufschlämmungen, welche Dispersionen ^k°^nnen' funktionieren in der Masse gut und

von festen Sprengstoffen oder von einem oder meh- P^flanfⁿ Explosionen in _ Bohrlöchern großen

reren Sprengstoffbestandteilen in Wasser oder einem Durchmessers, beispielsweise von 15 2 und mehr

anderen Medium sind. Flüssige Sprengstoffe, ein- 35 ZflTT* ■' *™ ^ f * J^, schließlich der Sprengstoffaufschlämmungen, haben ⁸J¹¹¹A"^{1 mit emem Durchmesser von 76}<²

den Vorteil, daß sie sich der Quellbohrung in der oder K)1,6 mm.

Form anpassen und diese leichter füllen, was zu einer Demgegenüber ist selbst eine Fortpflanzung in

größeren Sprengkraft führt. Es ist wichtig, daß einem Loch von 76,2 mm Durchmesser völlig unzu-Sprengstoffe dieser Art in die geologische Formation 40 reichend, um eine wirksame Verwendung solcher neben der Quellbohrung eingepreßt werden können, Sprengstoffe zum Aufbrechen von Quellenformaum ein vollständiges, gleichmäßiges und richtiges tionen zu ermöglichen. Obwohl es auch Sprengstoffe Aufbrechen der Formation zu erreichen und die Be- gibt, die nicht Durchmesserempfindlich sind, so traten Schädigung der Quellbohrung und einer in der Boh- bei Zusammensetzungen unter Verwendung solcher rung gegebenenfalls installierten Verschalung auf 45 Sprengstoffe doch einer oder mehrere der anderen einem Minimum zu halten. obenerwähnten Nachteile auf, die sie für die An-

Ein ernstes Problem bei den bis heute entwickelten wendung beim Aufbrechen von Quellen ungeeignet Sprengstoffen und Sprengstoffaufschlämmungen liegt machen. Einige dieser Sprengstoffe sind in einem so darin, daß es nicht möglich ist, sie in die Quellforma- hohen Maße instabil, daß sie gefährlich sind, wotion einzupressen und dann zu einer folgerichtigen 5° gegen andere gegenüber Detonation in Quellforma- und zuverlässigen Detonation zu bringen, wenn nicht tionen so unempfindlich sind, daß Zuflucht zu komein besonders komplettes und teures Detonationssy- plexen Anordnungen von vielfachen geformten Lastern verwendet wird. In einigen Fällen werden beim düngen für die Detonation genommen werden muß.
Durchgehen des Sprengstoffes durch die engen Risse Wie bereits oben erwähnt, ist aus Gründen der

und Poren der Formation notwendige Bestandteile 55 Sicherheit eine Fernsteuerung für das Pumpen und des Sprengstoffes ausgefiltert. In anderen Fällen ver- die Handhabung von flüssigen Sprengstoffen erforderursacht das Zusammentreffen des Sprengstoffes mit lieh, insbesondere dann, wenn der Sprengstoff in die strömungsfähigen Stoffen in der Quellbohrun? oder Formation gedrückt werden soll. Derartige Sicherder Formation eine Verdünnung des Sprengstoffes, heitsvorkehrungen sind notwendigerweise zeitraubend die den Sprengstoff detonationsunfahig macht, oder 60 und teuer. Es wurden zwar flüssige Sprengstoffe entführt zur Auslaugung von bestimmten, notwendigen wickelt, die erheblich sicherer sind als Nitroglycerin, Bestandteilen aus dem Sprengstoff. doch fordern anerkannte Sicherheitsbestrebungen all-

Weitere Sprengstoffzusammensetzungen sind wie- gemein, daß sie nicht mit Pumpen oder ähnlichen Herum in hohem Maße durchmesserempfindlich, d. h., herkömmlichen Vorrichtungen gehandhabt werden, 3aß sie nicht mehr zur Detonation gebracht werden 65 insbesondere nicht in Gegenwart von Personen. Der cönnen, wenn sie in einer Kugelform vorliegen, bei Grund hierfür liegt darin, daß Pumpen die Neigung 3er ein bestimmter Durchmesser unterschritten wird. haben, sich unvorhergesehen zu überhitzen, was zu Die Durcumesserempfiadlichkeit ist ein Maß für die einer unerwarteten Explosion führen kann. Es be-

949 711

7 8

steht daher ein Bedürfnis für eine Vorrichtung für ein Quellbohrung oder Formation nicht unterworfer

sicheres Einführen von flüssigen Sprengstoffen in eine werden.

Quellbohrung ohne den zur Zeit notwendigen Auf- Aus der USA.-Patentschrift 3 318 741 ist ein wand an Sicherheitsmaßnahmen. Es reicht nicht aus. Sprengstoff auf der Basis von Nitroparaffin beden Sprengstoff lediglich in die Bohrung zu gießen, 5 kannt, nicht aber ein solcher, der eine Nitraminverselbst bei solchen Sprengstoffen nicht, die im Ruhezu- bindung gelöst enthält, obwohl dort RDX genannt stand wirklich völlig undurchdringlich für Flüssigkei- ist. Es wird nämlich deutlich unterschieden zwischen ten sind, die gewöhnlich in Quellbohrungen anzu- Sprengstoffen und Jet-Antriebsstoffen. Im Zusamtreffen sind. Das Herabtropfen des Sprengstoffs über menhang mit der Erläuterung der Jet-Antriebsstoffe eine Vielzahl von Metern durch eine solche Flüssig- 10 ist erwähnt, daß diese als Zusätze Brennstoffe, Oxykeit veranlaßt diesen nämlich, sich mit der Flüssigkeit dationsmittel und Verbrennungskatalysatoren enthalzu vermischen, sich abzusondern und sich zu Kugel- ton können und als Oxydationsmittel unter anderem chen aufzuwühlen, so daß der Sprengstoff am Boden PETN oder RDX in Frage kommen. Im Zusammender Bohrung nicht in Form einer kontinuierlichen hang mit der Verwendung der beschriebenen ZuPhase abgelagert wird. Dies macht es möglich, eine i₅ sammenselzungen als Sprengsiuffe ist jedoch ledig-Detonation und Fortpflanzung einer Explosion sicher Hch von als Sensibilisatoren oder Desensibilisatoren durch die ganze Sprengstoffzusammensetzung hin- verwendbaren Zusätzen die Rede, und es werden als durch zu erreichen. Vorschläge richten sich darauf, Beispiele hierzu ganz andere Verbindungsgruppen den flüssigen Sprengstoff direkt in die Quellbohrung genannt. Auch wird dort die der Erfindung zugrunde durch ein von der Oberfläche nach unten führendes 20 liegende Aufgabe gar nicht berührt.
Rohr zu pumpen, wie dies auch in der USA.-Patent- Eine für die Anwendung beim Aufbrechen von schrift 3 075 463 beschrieben ist, wo das Rohr am Quellen besonders geeignete Ausführungsform der unteren Ende seitliche öffnungen für der. Durchtritt Erfindung ist eine mit einem der obenerwähnten des flüssigen Sprengstoffs aufweist. Dem Erfinder ist hochexplosiven Stoffe gesättigte Nitroparaffinlösung, jedoch bisher kein Sprengstoff bekanntgeworden, der 25 die außerdem mit TNT oder einer äquivalenten hochgegenüber den strömungsfähigen Medien, insbeson- explosiven organischen Nitroverbindung gesättigt ist. dere Flüssigkeiten, einer Quelle undurchdringlich Fein verteilte metallische Pulver können zusammen genug ist, selbst wenn er durch Rohre bis zu einer mit einem Gelierungsmittel zugegeben werden, um Stelle neben der Formation gepumpt ist, daß er zu die Brisanz des Sprengstoffes zu erhöhen,
einer sicheren und vorbestimmbaren Detonation in 30 Eine für andere Anwendungen als das Aufbrechen der Lage ist. Die zusammen mit solchen Rohren ver- von Quellen geeignete Ausführungsform der Erfinwendete Pumpeinrichtung erfordert darüber hinaus dung ist eine gesättigte Lösung von einem der obennoch die oben beschriebenen, aufwendigen Sicher- erwähnten hochexplosiven Stoffe zusammen mit einer heitsvorkehrungen. ausreichenden Menge TNT, um die Zusammenset-Zeitraubend und Grund für unnötige Ausgaben 35 zung kapselunempfindlich zu machen, sowie etwa 0 für die Bedienungsleitung der Quelle ist der obener- bis 5O^fl/o fein verteiltem Ammoniumnitrat in einer wähnte Reinigungsvorgang, der nach dem Aufbre- Nitroparaffin-Verbindung. Fein verteiltes metallichen der Quelle durch die Sprengung erforderlich sches Pulver kann ebenfalls zugefügt werden. Ein wird. Es fällt zwar unvermeidbar eine Anzahl Gelierungsmittel, wie Nitrocellulose, dient zur Erhal- <Jer Trümmerstücke wieder zurück in die neu 40 tung der Bestandteile in stabiler Suspension. Es geschaffenen Risse und begrenzt so den maxi- wurde gefunden, daß erfindungsgemäße Sprengstoffe, malen erreichbaren Anstieg in der Produktivität, die Ammoniumnitrat enthalten, für Anwendungen, doch kann ein großer Teil dieser Trümmerstücke, die ein Drücken des Sprengstoffes durch Quellfornachdem sie sich abgesetzt haben, aus der Quelle mationen mit feinen Rissen erfordern, weniger geentfernt werden, indem herkömmliche Reinigungs- 45 eignet sind, da die Risse zum Ausfiltern des Amwerkzeuge durch die ganze Quellbohrung geführt und moniumnitrats neigen, verstopft werden und ein zusammen mit Trümmerstücken zurück zur Ober- Durchdrücken des flüssigen Sprengstoffes verhindern, fläche gebracht werden. Solche Reinigungsvorgänge Solche Zusammensetzungen sind jedoch für andere sind bestenfalls zeitraubend und schlagen auf der Anwendungen, wie zum Arbeiten im Steinbruch, Kostenseite eines Aufbruchvorganges erheblich zu 50 sehr geeignet.

Buche. Wie bereits erwähnt, liegen die durch hydrauli-Es wurde nun gefunden, daß Nitroparaffin-Ver- sches Aufbrechen od. dgl. in geologischen Formabindungen, die ihrerseits Sprengstoffe, jedoch sehr tionen geschaffenen, feinen Risse im Bereich von durchmesserempfindliche Sprengstoffe sind, ausrei- 6,4 rom bis hinab zu Bruchteilen von Millimetern, chend durchmesserempfindlich sind, um hochwirk- 55 Die für eine gegebene Anwendung von einem Sprengsam für das Aufbrechen von Quellen zu sein, wenn stoff geforderte Durchmesserempfindlichkeit hängt hochexplosive Nitramin-Verbindungen, inFbesondere von der Weite der Risse ab, in denen sich eine Ex-Cyclotrimethylentrinitramin (RDX), Cyclotetrame- plosion ausbreiten muß. Die Breitenverteilung von thylentetranitramin (HMX) und Mischungen hiervon Rissen in einer gegebenen Formation variiert in Abin einer solchen Menge darin aufgelöst sind, daß er 60 hängigkeit von der ursprünglich angewendeten Aufin Dicken bzw. Durchmessern von weniger als etwa bruchsart zur Schaffung der Risse und von der Natur 1,6 mm detonierbar ist Es wurde weiter gefunden, der geologischen Formation, und die Durchmesserdaß solche Zusammensetzungen, insbesondere solche, empfindlichkeit des zu verwendenden Sprengstoffs üe Nitromethan verwenden, das große Mengen an muß dementsprechend ausgewählt werden. Es hat solchen hochexplosiven Stoffen aufzulösen vermag, 65 sich gezeigt, daß die explosive Verbindung nicht imjci erfindungsgemäßer Formulierung nicht kapsel- stände sein muß, zur Erzielung eines hochwirksamen iimpfindlich sind und einer Auslaugung, Dispergie- Aufbruchs eine Explosion durch alle die feinsten •ung oder anderen Formen der Zersetzung in der Bässe in der Formarion fortzupflanzen, doch sollte

2978

9 10

sie in der Lage sein, eine Explosion über einen we- spritzrohr in die produktive Formation zu drücken, sentlichen Teil der Formation auszubreiten. Hieraus und das Einspritzrohr an seinem unteren Ende verergibt sich allgemein, daß ein Sprengstoff für eine schlossen ist und als öffnungen am Umfang um das gegebene Anwendung für einen Quellaufbruch um untere Ende Schlitze für den Durchfluß von flüssigem so besser ist, je geringer seine Durchmesserempfind- 5 Sprengstoff aufweist, die Schlitze ausreichend lang lichkeit ist, d. h. je kleiner der Durchmesser ist, sind, um den Durchlaß von flüssigem Sprengstoff zu durch den er eine Explosion fortzupflanzen vermag. ermöglichen, nachdem ein Gleitstopfen in das untere

Wie schon erwähnt, soll weiterhin eine Kugelbil- Ende des Einspritzrohrs gelangt ist. dung und ein Vermischen des Sprengstoffs mit flüs- Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Selbstreinigung sigen Medien der Quelle vermieden und die Notwen- io beim sprengenden Aufbrechen einer Quelle vorgedigkeit für teuere Sicherheitsmaßnahmen beseitigt sehen. Hierzu wird, nachdem der flüssige Sprengwerden. Gegenstand der Erfindung ist deshalb auch stoff in die Quellbohrung eingebracht ist, eine verein Verfahren zum sicheren Überführen eines flüssi- engende Düsenöffnung oberhalb des Spiegels des gen Sprengstoffes unter Druck in eine Quellbohrung Sprengstoffes in der Quellbohrung angeordnet. Die für das explosive Aufbrechen der produktiven For- 15 Bohrung wird oberhalb der verengenden öffnung mation einer Quelle, bei dem der Sprengstoff durch mit Sand oder Steinen u. dgl. beladen, so daß dann, ein sich nach unten in die Quellbohrung erstrecken- wenn der Sprengstoff detoniert, ein für ein zufriedendes und an einem Punkt neben der aufzubrechenden stellendes Aufbrechen ausreichender Rückdrisck aufFormation endendes neben dem !Ende mit seitlichen rechterhalten wird, während es den entstandenen öffnungen versehenes Einspritzrohr in die Quellboh- 20 Gasen anschließend möglich ist, durch die Verenrung gedrückt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, gung auszuströmen und dabei den Sand oder anderen daß der flüssige Sprengstoff zunächst in einen neben Ballast wie auch durch die Explosion entstandenen der Quelle an der Oberfläche angeordneten Tank Schutt aus der Quellbohrung hinauszublasen, eingebracht wird, der mit dem Einspritzrohr verbun- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den i..t, und der im Tank befindliche flüssige Spreng- 25 der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen stoff dann durch Aufbauen eines Drucks über dem in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprii-Sprengstoff durch das Einspritzrohr gedrückt wird. chen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jedas Auslaßende des Einspritzrohrs an der Stirnseite weils für sich oder zu mehreren bei einer Ausfühverschlossen ist und die öffnungen neben dem Ende rungstorm der Erfindung verwirklicht sein. In der als Schlitze ausgebildet sind, die das Ausfließen von 30 Zeichnung zeigt

flüssigem Sprengstoff aus dem Einspritzt ohr ermög- Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer liehen, und daß vor dem Einspritzen des flüssigen Quellbohrung, die in ihrem oberen Teil eine Zement Sprengstoffs durch das Rohr ein Gleitstopfen in dieses einfassung enthält, ein nach unten bis zu einer poeingesetzt wird, dessen Länge wesentlich geringer ist tentiell produktiven Formation reichendes Einspritzais die der Schlitze im Einspritzrohr, um hierdurch 35 rohr aufweist und mit einer Druckvorrichtung an der ein Vermischen von Luft oder Quellflüssigkeiten mit Oberfläche verbunden ist,

dem flüssigen Sprengstoff zu vermeiden. Der flüssige F i g. 2 einen ähnlichen schematischen Schnitt wie

Sprengstoff wird also erfindungsgemäß mit Hilfe Fig. 1, wobei ein in die Quelleinfassung eingesetzter

einer speziellen Eindrückvorrichtung durch ein von Dichtungsstopfen und eine mit dem Einspritzrohr

der Oberfläche bis zu einer Stelle neben der aufzu- 40 verbundene Hochdruckpumpe dargestellt sind,

brechenden Formation reichendes Einspritzrohr ein- Fig. 3 einen schematischen Querschnitt einer

gespritzt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist Quellbohrung, wobei eine in der Bohrung vorge-

das Rohr mit mindestens einem und vorzugsweise sehenc und zur Erzielung einer Selbstreinigung mit

zwei oder mehreren Tanks verbunden, die an der Ballast bedeckte verengte Austrittsöffnung dargestellt

Oberfläche angeordnet bind und den flüssigen Spreng- 45 ist. und

stoff enthalten. Die Tanks sind mit dem Einspritzrohr F i g. 4 einen schematischen Querschnitt einer

über Ventile verbunden. Um den Tankinhalt durch Quellbohrung, in dem der Selbstreinigungseffekt der

das Einspritzrohr hinab bis zur Formation zu treiben, verengten Austrittsöffnung nach Fig.3 erläutert ist. braucht lediglich Druckluft in die Tanks gelassen zu

werden. Während einer der Tanks auf diese Weise 50 \. flüssiger Sprengstoff geleert wird, kann der andere solange mit dem flüssigen Sprengstoff gefüllt werden, wodurch ein konti- Der flüssige Sprengstoff nach der Erfindung entnuierliches Einbringen des Sprengstoffs in die Quelle hält eine Nitroparaffinverbindung, in der hochwirkermöglicht wird. Auf diese Weise wird die Verwen- same Sprengstoffe einer solchen Art und in einer dung von Pumpen oder anderen Vorrichtungen mit 55 solchen Menge gelöst sind, daß sie den flüssigen der gefährlichen Neigung für Überhitzung vollständig Sprengstoff ausreichend durchmesserunempfindlich umgangen. Gegenstand der Erfindung ist somit machen, damit eine Fortpflanzung einer Explosion weiterhin eine Vorrichtung des Verfahrens mit einem auch beim Einbringen des Sprengstoffes in enge sich in der Quellbohrung nach unten bis zur Höhe Risse bzw. Sprünge der oben definierten Art in einer der produktiven Formation erstreckenden am unte- 60 geologischen Formation möglich ist Es wird vorren Ende mit seitlichen öffnungen versehenen Ein- zugsweise eine ausreichende Menge an TNT oder spritzrohr, die dadurch gekennzeichnet ist, daß min- einer äquivalenten explosiven organischen Nitroverdestens ein Drucktank an der Oberfläche der Quelle bindung zugesetzt, um sicherzustellen, daß der vorgesehen ist und jeder Drucktank durch ein Ventil Sprengstoff kapselunempfindlich sowie auch zu einer mit dem Einspritzrohr verbunden ist, ein Luftkom- 65 zuverlässigen Detonation instande ist. Fein verteiltes presser an jeden Drucktank für ein wahlweises unter reaktives Metall kann zugesetzt werden, um die Bri-Druck Setzen der Tanks angeschlossen ist, um den sanz des Sprengstoffes zu erhöhen. Vorzugsweise darin enthaltenen flüssigen Sprengstoff durch das Ein- wird ein Gelierungsmittel mil aufgenommen, um die

11 " 12

ungelösten Feststoffe in einer stabilen, gleichmäßigen erhöht darüber hinaus auch seine Detonationszuver-

Suspension zu halten. Für bestimmte Anwendungs- lässigkeit. Für Anwendungsgebiete, bei denen eine

zwecke kann Ammoniumnitrat zugesetzt werden, um Detonationszuverlässigkeit gefordert wird, so z. B.

die durch die Explosion erzeugte Gasmenge zu er- für das Aufbrechen von Quellen, ist es wichtig, daß

höhen. 5 der flüssige Sprengstoff einen hochempfindlichen Zu-

Das Lösungsmittel für den hier beschriebenen, satz zur Sicherstellung einer solchen Zuverlässigkeit

flüssigen Sprengstoff ist eine Nitroparaffin-Verbin- enthält.

dung, insbesondere Nitromethan, Nitroäthan, Nitro- Es ist wichtig, daß die verwendete Nitroparaffinpropan und Mischungen hiervon. Solche Nitroparaf- Verbindung solche Mengen an hochexplosiven Verfin-Verbindungen sind explosiv und werden in Was- io bindungen (RDX und/oder HMX) und hochexploser, Öl oder anderen in Quellbohrungen normaler- siven Zusätzen aufzulösen vermag, die dazu ausweise aufzufindenden Flüssigkeiten nicht leicht ge- reichen, den erhaltenen flüssigen Sprengstoff zuverlöst oder durch diese unempfindlich gemacht. lässig detonierbar und ausreichend durchmesser-

Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung unempfindlich zu machen, um eine Fortpflanzung

wird mindestens eine hochexplosive, organische Ver- 15 einer Explosion durch den Sprengstoff zu ermög-

bindung in der Nitroparaffin-Verbindung gelöst, wo- liehen, wenn dieser in enge Spalten von Quellforma-

bei die hochexplosive Verbindung von einer solchen tionen eingebracht ist. In dieser Hinsicht wird Nitro-

Art ist und in einer solchen Menge vorgelegt wird, methan bevorzugt, da es größere Mengen an hoch-

daß der flüssige Sprengstoff ausreichend durchmesser- explosiven Verbindungen aufzulösen vermag als die

empfindlich gemacht wird, daß eine Explosion sich zo C₂- und C.j-Nitroparaffine.

durch den flüssigen Sprengstoff fortpflanzen kann, Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin-

wenn dieser in die Formation eingebracht ist. in der dung werden TNT und RDX in Nitromethan unter

er angewendet werden soll. Bildung einer gesättigten Lösung aufgelöst, so daß

Nur wenige hochexplosive Verbindungen sind im- annähernd 10%> der TNT-Konzentration als RDX stände, Nitroparaffine durchm;sserunempfindlich zu 25 eingesetzt sind. Durch ein solches Anwenden maximachen, so daß diese zum Aufbrechen einer Quelle maler Mengen an hochexplosiver Verbindung und geeignet werden. Hierzu gehören insbesondere RDX hochexplosivem Zusatz in dem flüssigen Sprengstoff (Cyclotrimethylentrinitramin) und HMX (Cyclote- wird eine maximale Durchmesser- und Kapseluntramethylentetranitramin). Der genaue Mechanismus. empfindlichkeit sowie maximale Detonationszuverdurch den besondere, explosive Verbindungen Nitro- 30 lässigkeit und Verringerung an Kosten erreicht,
paraffine durchmesserunempfindlich machen (und der Etwa 0 bis 20 Teile pro 100 Gewichtsteile des erklären kann, warum dies andere Verbindungen flüssigen Sprengstoffes können ein fein verteiltes nicht tun), ist noch nicht bekannt. Laboratoriums- reaktives Metall, wie Aluminium, sein, welches die versuche deuten jedoch darauf hin, daß solche hoch- Brisanz und Kraft des Sprengstoffes erhöht. Die explosive Verbindungen fähig sind, Nitroparaffine 35 mittlere Teilchengröße des Metalls sollte unter etwa durchmesserunempfindlich zu machen, die in Lösung 10 Mikron liegen, um ein Absetzen oder Ausfiltern unter Bildung von ionischen Nitramin-Verbindungen des Metalls auf ein Minimum zu bringen und seine dissoziieren, die ihrerseits das Nitroparaffin in der Reaktivität zu vergrößern.

gewünschten Weise zu sensibilisieren vermögen. Es Für Anwendungen, die sich nicht auf das Aufist also möglich, daß es das nitraminsensibilisierte 40 brechen von Quellen beziehen oder bei denen der Nitroparaffin in Verbindung mit der explosiven Ver- Sprengstoff nicht durch die Formation rückgedrückl bindung selbst ist, was zu den gewünschten Ergeb- zu werden braucht, kann Ammoniumnitrat in dem nissen führt. Lösungsmittel dispergiert und mit Hilfe eines Gelie-

Dementsprechend wird angenommen, daß RDX, rungsmittels in einer gleichmäßigen Suspension ge-

HMX sowie Mischungen hiervon und andere hoch- 45 halten werden. Je nach dem besonderen Anwen-

exploMve Verbindungen, die mit einem Nitroparaffin dungszweck können etwa 0 bis 50 Gewichtsprozent

ionische Nitramin-Verbindungen bilden, in die Klasse Ammoniumnitrat verwendet werden. Das Ammoni-

der für die Erfindung geeigneten hochexplosiven umnitrat sollte fein gemahlen sein und kann durch

Verbindungen fallen. Vermählen auf eine mittlere Teilchengröße von etwa

Es wurde festgestellt, daß TNT für sich allein nicht 5° 10 bis 20 Mikron im Durchmesser hergestellt werden. imstande ist, das Nitroparafftn-Lösungsmittel durch- Dies verhindert das Absetzen des Ammoniumniirats messerunempfindlich zu machen, um es so für die An- aus der Suspension und ermöglicht die Verwendung Wendung zum Aufbrechen von Quellen geeignet zu des flüssigen Sprengstoffes in geologischen Formamachen. TNT wird jedoch vorzugsweise zusätzlich tfonen, in denen die Sprünge nicht übermäßig eng zu den hochexplosiven RDX- und/oder HMX-Ver- 55 sind, ohne daß das suspendierte Ammoniumnitrat bindungen aufgelöst, um die Kosten für den erhal- aus dem Sprengstoff ausgefiltert wird,
tenen Sprengstoff zu senken und diesem mehr Ener- Um alle nicht in Lösung befindlichen Bestandteile gie zu verleihen sowie diesen auch kapselunempfind- des Sprengstoffes, so z. B. Ammoniumnitrat und lieh zu machen. An Stelle oder zusätzlich zu TNT Aluminium, in Suspension zu halten, sollte ein Gekönnen auch andere, hochexplosive, organische Ni- 60 lierungsmittel zugesetzt werden, das mit allen Betroverbindungen, beispielsweise PETN, für diesen standteilen verträglich ist Ein bevorzugtes Gelie-Zweck verwendet werden. In diesem Sinne werden nmgsmittel ist Nitrocellulose, das selbst ein Sprengdiese Verbindungen hier als hochexplosive Zusätze stoff ist. Bevorzugte Mengen liegen zwischen etwa ] bezeichnet, um sie von den oben beschriebenen Ni- und 3 Gewichtsteilen. Beispiele für weitere Gelietramin-Verbindungen bildenden hochexplosiven Ver- 65 nmgsmittel, die mit Nitromethan verwendet werder bindungen zu unterscheiden. können, sind vernetzter Guar-Guinmi, Äihylcellu-

Der hochexplosive Zusatz macht den flüssigen lose, Celluloseacetat und -acetat-butyrat. Bei einen

Sprengstoff nicht nur kapselunempfindlich, sondern flüssigen Sprengstoff, der nur Nitroparaffin und da-

2978

rin aufgelöste hochexplosive Verbindungen enthält, ist ein Geherungsmittel nicht erforderlich, doch wird selbst bei solchen Zusammensetzungen mit Vorteil ein Gelierungsmittel angewendet, um das Absetzen eines auf Grund von ungewöhnlichen Temperaturschwankungen od. dgl. aus der Lösung vorübergehend ausfallenden Bestandteils zu vermeiden. Im allgemeinen kann der Anteil des Gelierungsmittels im flüssigen Sprengstoff zwischen etwa 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, d. h. kapselunempfindlich sind. Die Stoßempfindlichkeit dieser Zusammensetzungen ist insbesondere größer als 100 cm/2 kg Gewicht wie durch Prüfung entsprechend den US-Army-Ausführungen mit der Bezeichnung »Military Specification TM-9-1910« vom 14. April 1955 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 dann 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 Feststoffe vollständig aufzulösen. Es kann dann die Nitrocellulose oder ein anderes Gelierungsmittel 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

Bestandteil Teile

Nitromethan 47,5

TNT 47,5

RDX 5,0

Beispiel 2

Bestandteil Teile

Nitromethan 47,0

TNT 47,0

HMX 5,0

Nitrocellulose 1,0

Beispiel 3

Bestandteil Teile

Nitromethan 42,0

TNT 42,0

RDX 4,2

Aluminium 9,8

Nitrocellulose 2,0

Beispiel 4

Bestandteil Teile

Nitromethan 25,4

PETN 25,4

RDX 2,5

Nitrocellulose 1,7

Ammoniumnitrat 40,0

Aluminium 5,0

Beispiel 5

Bestandteil Teile

Nitropropan 50,0

TNT 23,0

RDX 2,0

Ammoniumnitrat 22.0

Celluloseacetat 3,0

2. Einbringen des Sprengstoffes in eine Quelle

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen, flüssigen Sprengstoffes liegt darin, daß das als Lösungsmittel verwendete Nitromethan bzw. andere Paraffin die Zusammensetzung im wesentlichen undurchdringlich

für strömende Medien der Quellbohrung, wie Rohöle, 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 Qucllbohrung durch viele Meter Wasser oder eines anderen strömungsfähigen Mediums sich mit den Medien der Bohrung unter Bildung von Kugeln vermischen, so daß eine kontinuierliche Phase des Sprengstoffes in der Bohrung nicht gebildet wird. Es wird angenommen, daß hierin eine Ursache für Detonationsversagen oder Unzuverlässigkeit bei früheren erfolglosen Versuchen zum Aufbrechen von Quellen nach dieser Art liegt.

Dementsprechend wird der flüssige Sprengstoff erfindungsgemäß in die Formation durch ein Einspritzrohr bis zu einer Stelle neben der aufzubrechenden 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 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.

F i g. 1 zeigt eine Quellbohrung 1, die sich in eine produktive Formation 2 erstreckt. Die Formation enthält Sprünge 3, die durch hydraulisches Aufbrechen od. dgl. gebildet sind. Derartige Sprünge existieren in den meisten Quellen vom ursprünglichen Aufbrechen, das zum in Gang bringen der Quelle angewendet wurde. Sie können durch Wiederaufbrechen vor dem explosiven Aufbrechen vergrößert werden.

Der obere Teil der Quellbohrung ist mit einer Verschalung 4 versehen, die mit Beton 5 hinterfüttert ist. Ein 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 Rohr mit einem Innendurchmessei von 50,8 mm gebildet sein kann, ist durch eir T-Stück 8 über Ventile 11 bzw. 12 mit 2 Drucktanks 9 und 10 verbunden. Jeder Tank ist mit einen Luftdruckmesser 13,14 und einem Luftcinlaßventi 15,16 versehen, durch das er mit einem Luftkompressor 17 verbunden ist. Ein Strömungsmesser If ist im Injektionsrohr angeordnet, um die Durchfluß menge des durch das Rohr fließenden Sprengstoffe: zu messen.

15 16

Für das Beladen der Quelle mit dem Sprengstoff da die Längen des ersten und des zweiten Gleitist Druck erforderlich, um den Bodendruck der Stopfens so gehalten sind, daß ihre Summe größer ist Quelle zu überwinden. Zum Einbringen des Spreng- als die Höhe der Schlitze 7. Auf diese Weise wird stoffes wird einer der Tanks 9,10 durch eine in der verhindert, daß Wasser in die Quellbohrung eindringt Zeichnung nicht dargestellte Füllklappe mit dem 5 und den Sprengstoff aufwühlt. Nachdem der geSprengstoff gefüllt und durch den Kompressor unter samte, flüssige Sprengstoff in die Quelle eingebracht Druck gesetzt, um seinen Inhalt durch das Einspritz- ist, wird der Druck noch aufrechterhalten, bis rohr in die Quelle zu drücken. Zur Reinigung des Gleichgewicht mit dem inneren Quelldruck erreicht Einspritzrohres von Luft oder Flüssigkeiten, die sich ist (etwa Va Stunde), wodurch ein Zurückdrücken des sonst mit dem Sprengstoff vermischen könnten, wird io Sprengstoffes aus der Formation vermieden wird, zuerst ein Gleitstopfen 19 an einer geeigneten Ein- wenn der Druck von oben nachläßt Anschließend rückstelle in das Einspritzrohr eingesetzt und dann werden das Einspritzrohr und die Pumpvorrichtung durch den Druck des über ihm befindlichen, flüssigen von der Quelle entfernt und die Bohrung mit Wasser Sprengstoffes nach unten durch das Rohr gedrückt. oder einer anderen Erschütterungen dämpfenden Wenn der Gleitstopfen den Boden des Einspritz- 15 Flüssigkeit bis zu einer Höhe gefüllt, die ausreicht, rohres erreicht, wird er am Boden des Rohres aufge- den Rückdruck aus der Quelle mindestens auszuhalten, wobei er Schlitze 7 in einer ausreichenden gleichen. Eine geeignete, hochexplosive Sprengkapsel Weise für den strömenden Sprengstoff geöffnet läßt, wird dann in der Quellbohrung gesenkt, so daß sie so daß dieser frei in die Quellbohrung fließen kann. vollständig von flüssigem Sprengstoff umgeben ist.

Solange ein Tank unter Druck in die Quelle ent- 20 Die Sprengkapsel kann einen herkömmlichen Sprengleert wird, kann der andere gefüllt werden, so daß stoff, so z. B. die Sprengzusammensetzung B oder er dann, wenn der erste Tank leer oder vorzugsweise Nitroglycerin, wie sie gewöhnlich für diesen Zweck nahezu leer ist, was durch den Durchflußmesser an- verwendet werden, enthalten, und der Zünder kann gezeigt wird, durch die entsprechenden Ventile unter bequemerweise noch eine Zeiteinrichtung enthalten, Druck gesetzt und mit dem Einspritzrohr verbunden 25 die nach einer vorbestimmten Zeit, etwa nach einigen werden kann. Stunden, die Detonation automatisch einleitet.

Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Strö- Es sei bemerkt, daß das in dem Sprengstoff vor-

mung des unter Druck befindlichen Sprengstoffes in handene Gelierungsmittel in der Lage sein muß, die

die Quellbohrung erreicht, ohne Unterbrechung und Bestandteile des Sprengstoffes unter Temperatur- und

ohne daß der Sprengstoff einer Erhitzung und einem 30 Druckbedingungen, die beim Aufbrechen der Quelle

Druck von mechanischen Pumpen unterworfen wird, auftreten können (bis zu etwa 65° C und bis zu etwa

welche zu einer Explosion beitragen könnten. 350 at), in einer gleichmäßigen Dispersion zu halten.

Wenn es erwünscht ist, den Sprengstoff unter Schließlich wird ein Dichtungsstopfen über dem einem Rückdruck in die Formation einzubringen, Wasser, das in die Bohrung eingelagert wurde, eingedann wird nach dem Einbringen einer ausreichenden 35 setzt und die Quelle weiterhin mit Wasser gefüllt. Menge Sprengstoff in die Bohrung, einschließlich des Nach der Detonation wird der Dichtungsstopfen entAnteils, der noch in dem Einspritzrohr verblieben fernt und die Quelle unter Anwendung herköinmist, ein zweiter Gleitstopfen 20 in das obere Ende licher Techniken gesäubert,
des Einspritzrohres eingesetzt, worauf dies von den

Drucktanks abgeschaltet und mit einer Hochdruck- 40 3. Explosives Aufbrechen mit Selbstreinigung
pumpe 21 (bis zu etwa 140 kg/cm²) verbunden wird.

Unter hohem Druck wird dann Wasser eingepumpt, Um auszuschließen, daß man die Quellbohrung, wobei das Einspritzrohr gefüllt und der flüssige wie oben beschrieben, reinigen muß, und um zu verSprengstoff vor dem zweiten Gleitstopfen 20, wie in meiden, daß Schutt von der Explosion zurück in die F i g. 2 dargestellt, in die Formation entleert wird. 45 hierbei gebildeten Sprünge fällt und dadurch die

Bevor jedoch der Sprengstoff auf diese Weise Wirksamkeit des Aufbrechens ungebührlich beunter Druck gesetzt wird, wird ein Dichtungsstopfen schränkt, ist nach der Erfindung eine Methode vor-22 oberhalb der Produktionsformation, vorzugsweise gesehen, die den explosiven Aufbruch selbstreinigend am unteren Ende der Quellverschalung, in die Boh- gestaltet. Zu diesem Zweck wird an Stelle des Verrung eingesetzt. Ein solcher Dichtungsstopfen 22 5° schließens der Quelle vor der Detonation oder an kann in die Quelle eingesetzt werden, wenn das Ein- Stelle der Verwendung eines herkömmlichen Dichspritzrohr zuerst in diese gesenkt wird, und kann zu tungsstopfens ein Dichtungsstopfen 23, wie in F i g. 3 dieser Zeit offengelassen werden, um Luft oder gezeigt, oberhalb der Flüssigkeitssäule in die Quell-Flüssigkeiten in der Quellbohrung ein Entweichen bohrung eingesetzt. Der Dichtungsstopfen 23 weist nach oben vorbei am Dichtungsstopfen zu ermög- 55 eine von seiner Oberseite bis zum Boden durchgelichen, wenn der Sprengstoff eingebracht wird, wie hende Öffnung von 7,6 cm auf und schafft dadurch in F i g. 1 dargestellt. Der Dichtungsstopfen 22 ist eine Verengung in der Quellbohrung. Durch Einvorzugsweise so ausgebildet, daß er durch Drehung stellen der Höhe der Flüssigkeitssäule unter dem des Einspritzrohres abdichtbar ist, mit dem er in be- Dichtungsstopfen kann ein annäherndes Druckgleichkannter Weise im Eingriff steht. Vor dem Einpres- 60 gewicht innerhalb der Quelle aufrechterhalten wersen des Sprengstoffes in die Formation kann die den. Es wird dann ein Kugelstopfen 24, dessen Quellbohrung somit durch Abdichten des Dichtungs- Durchmesser geringer ist als der der Quellbohrung, Stopfens 22 verschlossen werden, so daß der mit jedoch wesentlich größer als der der öffnung in dem Hilfe der Hochdruckpumpe 21 gebildete Druckauf- Dichtungsstopfen 23, über den Dichtungsstopfen 23 bau den Sprengstoff zurücK in die Formation treibt. 65 gesetzt und der Raum über dem Kugelstopfen mit

Wenn der zweite Gleitstopfen 20 den Boden des Sand und Steinen oder einem anderen Ballast ge-

Einspritzrohres erreicht, wird das obere Ende von füllt,

der Verbindung mit der Quellbohrung abgeschlossen, Der Kugelstopfen 24 wirkt als Einwegventil und

hindert den Ballast am Herunterfallen in die Quelle, Quellbohrung eingebracht wurden. Ein zweiter ermöglicht jedoch ein Ablassen des Drucks aus der Gleitstopf en 20 wurde dann in das Einspritzrohr ein-Quelle nach oben durch es hindurch. Ausreichend gesetzt und dieses mit einer Hochdruckpumpe verBallast sollte über den Stopfen 23 gelegt werden, um bunden, welche Wasser unter Druck durch das Eininnerhalb der Quelle einen zur Erzielung des ge- S spritzrohr trieb und hierbei den Sprengstoff nach wünschten Aufbruches richtigen Druck aufzubauen, hinten in die Formation drängte. Vor dem Anstellen der jedoch zuläßt, daß die durch die Explosion ge- der Hochdruckpumpe wurde ein vorher am Boden bildeten Gase den Ballast, den Stopfen und praktisch der Quellverschalung 4 (welche sich ungefähr 300 m das gesamte durch die Explosion gebildete Gesteins- von der Oberfläche nach unten erstreckte) angeordmaterial nach oben und aus der Quellbohrung hin- io neter Dichtungsstopfen 22 verschlossen, um einen ausblasen. Normalerweise reichen einige Zentner Druckaufbau mit Hilfe der Pumpe zu ermöglichen. Ballast für diesen Zweck aus. Nach Einpressen von annähernd 85% des Spreng-

Fig. 4 erläutert den erzielten Selbstreinigungs- stoffes nach hinten in die Formation, was durch effekt. Innerhalb von etwa 15 oder 20 Sekunden der überwachen der Wasser- und Sprengstoffmengen Detonation, innerhalb welcher Zeit die Schockwelle 15 mit Hufe des Durchflußmeßgerätes bestimmt wurde, der Explosion die Formation aufbricht, wird genü- wurde der Druck 15 Minuten lang aufrechterhalten, gend Druck entwickelt, um, wie in Fig.4 gezeigt, wonach das Einspritzrohr und die Pumpvorrichtung alles in der Quellbohrung befindliche aus dieser her- von der Quelle entfernt wurden. Ein auf 3 Stunden aus nach Art eines Geysiers über die Oberfläche zu eingestellter und eine Ladung an Sprengzusammenblasen. Der Dichtungsstopfen 23 kann gelegentlich 20 Setzung B enthaltender Zeitzünder wurde in die durch die Explosion aus dem Bohrloch herausge- Quellbohrung so angeordnet, daß er sich völlig inblasen werden. nerhalb des flüssigen Sprengstoffes befand, was durch

Erfindungsgemäß ist es erwünscht, die maximal Abfühlen des Sprengstoffspiegels mit einer thermimögliche Menge an flüssigem Sprengstoff nach hinten sehen Sonde bestimmt wurde. Die Quellbohrung in die Formation zu bringen und gleichzeitig eine 25 wurde bis zum Boden der Quellverschalung mit ausreichende Menge an Sprengstoff in der Quellboh- Wasser gefüllt und in dieser Höhe mit einem Dichtrung zu lassen, um eine zuverlässige Detonation und stopfen versehen, wonach bis zu 100 m oder mehr Fortpflanzung der Explosion zu sichern. Auf diese an zusätzlichem Wasser in die Bohrung über dem Weise wird der Sprengstoff im wesentlichen kugel- Dichtungsstopfen eingebracht wurde. Nach der Detoförmig durch die Formation verteilt und nicht ledig- 30 nation wurde der Dichtungsstopfen und die gebillich in einem Topf am Boden der Quellbohrung kon- deten Gesteinsbrocken auf herkömmliche Weise aus zentriert, wodurch die Wirksamkeit der Explosion der Quelle ausgeräumt. Erste Untersuchungen zeigten beim Aufbrechen der Formation auf ein Optimum einen ungefähr zehnfachen Anstieg der Produktivität, gebracht wird.

Die folgenden Beispiele betreffen ein hier beschrie- 35 Beispiel7

benes Verfahren zum Aufbrechen von Quellformationen unter Verwendung einer in den vorhergehen- Das Verfahren nach Beispiel 6 wurde durchgeführt den Beispielen erwähnten, flüssigen Sprengstoffzu- unter Verwendung von 2700 kg des flüssigen Sprengsammensetzung sowie auch das explosive Aufbrechen stoffes nach Beispiel 3. Ungefähr 80% des Sprengmit Selbstreinigung. Es liegen zwar keine Informa- 40 stoffes wurden nach hinten in die Formation getionen für den genauen Wert der zur Erzielung eines drückt. An Stelle des Verschließens der Quellbohwirksamen Aufbruchs einer gegebenen Quelle er- rung mit einem festen Dichtungsstopfen wurde ein forderlichen Durchmesserempfindlichkeit vor, es ein Loch von 7,6 cm Durchmesser aufweisender werden jedoch hervorragende Ergebnisse bei der all- Dichtungsstopfen 23 ungefähr 30 m über dem Boden gemeinen Verwendung eines Sprengstoffes mit einer 45 der Quellverschalung eingesetzt, die sich ungefähr Durchmesserempfindlichkeit von annähernd 0,8 mm 450 m von der Oberfläche nach unten erstreckte, erhalten. Die Quelle selbst war ungefähr 1200 m tief. Die Beispiel 6 Quelle wurde dann mit Wasser bis zu dem ringförmigen Dichtungsstopfen 23 angefüllt. Diese Wasser-

Eine Quelle mit einer produktiven Formation in 50 säule entsprach im wesentlichen dem Bodendruck in einer Tiefe von etwa 730 m, welche mit der Produk- der Quelle.

tion im wesentlichen aufgehört hatte, wurde unter Ein Gummiball von 23 cm Durchmesser wurde

Verwendung herkömmlicher Techniken zur Entfer- über das Loch des Dichtungsstopfens 23 gelegt, nung von Paraffinen u. dgl. gereinigt. Ein flüssiger worauf auf ihn annähernd 270 kg eines Gemisches Sprengstoff mit der im Beispiel 2 beschriebenen Zu- 55 aus Sand und Steinen geladen wurden. Ungefähr sammensetzung wurde dann in Drucktanks einge- 15 Sekunden nach dem ersten Spüren der Stoßwelle bracht, die, wie in Fig. 1 gezeigt, mit einem sich nach der Detonation erschien über der Oberfläche der unten bis zur produktiven Formation erstreckenden Quelle ein Geysier aus Gestein, der nahezu 30 Se-Einspritzrohr verbunden waren. Ein Gleitstopfen 19 künden anhielt. Ohne weitere Reinigung stieg die wurde vor dem Sprengstoff in das Einspritzrohr ge- 60 Produktivität der Quelle von etwa 1601 pro Tag vor setzt, worauf annähernd 1800 kg Sprengstoff in die dem Aufbrechen auf etwa 65001 pro Tag.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssiger Sprengstoff auf Nitroparaffingrundlage mit Zusätzen; der gegenüber einer Verdünnung durch normalerweise in Quellbohrungen vorhandenen strömungsfähigen Stoffen im wesentlichen widerstandsfähig ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Nitroparaffin eine hochexplosive Nitraminverbindung in einer sol- ίο chen Menge gelöst ist, daß er in Dicken bzw. Durchmessern von weniger als etwa 1,6 mm detonierbar ist

2. Flüssiger Sprengstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin einen hochexplosiven Zusatz in Form einer in der Nitroparaffin-Verbindung gelösten organischen Nitroverbindung in einer solchen Menge enthält, daß er kapselunempfindlich ist.

3. Flüssiger Sprengstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitroparaffin-Verbindung Nitromethan ist.

4. Sprengstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hochexplosive Nitramin-Verbindung Cyclotrimethylentrinitramin und/oder Cyclotetramethylentetranitramin ist.

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

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

7. Sprengstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er etwa 0 bis 50 Gewichtsprozent im Nitroparaffin gleichmäßig dispergiertes Ammoniumnitrat enthält.

8. Flüssiger Sprengstoff nach einem der vorheigehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er etwa 0 bis 20 Gewichtsprozent im Nitroparaffin gleichmäßig dispergiertes fein verteiltes reaktives Metall enthält.

9. Verfahren zum sicheren Überführen eines flüssigen Sprengstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 8 unter Druck in eine Quellbohrung für das explosive Aufbrechen der produktiven Formationen einer Quelle, bei dem der Sprengstoff durch ein sich nach unten in die Quellbohrung erstreckendes und an einem Punkt neben der aufzubrechenden Formation endendes neben dem Ende mit seitlichen öffnungen versehenes Einspritzrohr in die Quellbohrung gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Sprengstoff zunächst in einen neben der Quelle an der Oberfläche angeordneten Tank eingebracht wird, der mit dem Einspritzrohr verbunden ist, und der im Tank befindliche flüssige Sprengstoff dann durch Aufbauen eines Druckes über dem Sprengstoff durch das Einspritzrohr gedruckt wird, das Auslaßende des Einspritzrohres an der Stirnseite verschlossen ist und die öffnungen neben dem Ende als Schlitze ausgebildet sind, die das Ausfließen von flüssigem Sprengstoff aus dem Einspritzrohr ermöglichen, und daß vor dem Einspritzen des flüssigen Sprengstoffs durch das Rohr ein Gleitstopfen in dieses eingesetzt wird, dessen Länge wesentlich geringer ist als die der Schütze im Einspritzrohr, um hierdurch ein Vermischen von Luft oder Quellflüssigkeiten mit dem flüssigen Sprengstoff zu vermeiden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, 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 entieert wird, durch die entsprechenden Ventile die Verbindung zwischen dem ersten Tank und dem Einspritzrohr unterbrochen und der zweite Tank mit dem Einspritzrohr verbunden wird und der flüssig·! Sprengstoff des zweiten Tanks durch Aufbauen eines Drucks über dem Sprengstoff nach unten durch das Einspritzrohr in die Quellbohrung getrieben wird, während gleichzeitig der erste Tank mit dem flüssigen Sprengstoff wieder gefüllt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10 zum Eindrücken des flüssigen Sprengstoffes bis in die produktiven Formationen, welche hydraulisch oder auf ähnliche Weise aufgebrochen sind, um ein Netzwerk von feinen Rissen 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 Einspritzrohi ein zweiter Gleitstopfen eingesetzt wird, dessen Länge so gehalten ist, daß die gemeinsame Länge des ersten und des zweiten Gleitstopfens größei ist als die Länge der Schlitze am Auslaßende des Einspritzrohres, in die Quellbobrung oberhalb der produktiven Formation ein Dichtungsstopfen eingesetzt wird, um die Quellbohrung abzudichten, und Wasser mit einem ausreichenden Druck in das Einspritzrohr gepumpt wird, um den flüssigen Sprengstoff durch das Einspritzrohr unc nach hinten bis in die Sprünge der produktiver Formation zu treiben.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß der Dichtungsstopfen entfern wird, nachdem die Drücke innerhalb der Quell bohrung im wesentlichen ein Gleichgewicht er reicht haben, ein mit einer Zeituhr versehene! Sprengstoffzünder innerhalb des in der Quellboh rung bleibenden flüssigen Sprengstoffes angeord net wird und die Quellbohrung durch Einsetzei eines Dichtungsstopfens verschlossen und mi Wasser über und unter dem Dichtungsstopfen ge füllt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche ί bis 11 zum explosiven Aufbrechen einer Quelli unter Selbstreinigung, dadurch gekennzeichnet daß die Quell bohrung über dem flüssigen Spreng stoff mit einer ausreichenden Menge Wasser ge füllt wird, um den in der Quelle herrschende!

949711

3 4

Bodendruck im wesentlichen auszugleichen, in KlasseB ist, d.h. gegenüber der Detonation einer der Quellbonrung über dem Wasserspiegel eine Sprengkapsel Nr. 8 unempfindlich ist Der erfiindungs-Verengung angebracht wird, die Verengung von gemäße, flüssige Sprengstoff eignet sich jedoch beoben abgedeckt wird, um zu verhüten, daß Ma- sonders zum Aufbrechen bzw. Zerkleinern von terial durch die Verengung nach unten fällt, und 5 Quellen, da die erwähnten Eigenschaften dort in in die Quellbohrung über die Verengung Ballast hohem Maße erwünscht sind und der Sprengstoff die eingebracht wird, wobei die Menge des Ballastes Fähigkeit hat, eine Explosion durch ein Netzwerk von und die Große der Verengung so gehalten wer- engen Sprüngen in einer geologischen Formation den, daß nach der Detonation ein ausreichender fortzupflanzen. Der Begriff »enge Risse« oder »feine Druck m der Quellbohrung geschaffen wird, um io Sprünge«, wie er hier verwendet wird, bezeichnet das gewünschte Aufbrechen zu erzielen, während solche Risse, die in geologischen Schichten neben den durch die Explosion entstandenen Gasen er- Quellbohrungen gewöhnlich durch hydraulisches Aufmöglicht wird, das hierbei geschaffene Gestein brechen gebildet werden können und eine Breite von sowie auch den Ballast nach oben und aus der annähernd 6 mm bis hinab zu Bruchteilen von Milli-Quellbohrung hinauszublasen. ₁₅ meiern haben können.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- Zum in Gang bringen einer Quelle nach ihrem rens nach einem der Ansprüche 9 bis 13 mit Bohren bedarf es normalerweise einer Erhöhung der einem sich in der Quellbohrung nach unten bis Durchlässigkeit der fördernden Formation, via das zur Höhe der produktiven Formation erstrecken- Strömen in der Quelle anzutreiben. Dies wird norden am unteren Ende mit seitlichen öffnungen so malerweise dadurch erreicht, daß die Quelle mit einer versehenen Einspritzrohr, dadurch gekennzeich- Nitroglycerin-Ladung »angeschossen« wird, bei benet, daß mindestens ein Drucktank (9,10) an der stimmten Arten von Formationen gesäuert wird oder Oberfläche der Quelle vorgesehen ist und jeder hydraulisch gebrochen wird. Hört eine ehemals pro-Drucktank durch ein Ventil (11,12) mit dem Ein- duktive Bohrung auf zu produzieren, dann kann die spritzrohr (G) verbunden ist, ein Luftkompressor 25 Abbauzon«. in ähnlicher Weise aufgebrochen werden, (17) an jeden Drucktank für ein wahlweises unter um die Quelle zu reaktivieren. Sinn des Aufbrechens Druck Setzen der Tanks angeschlossen ist, um ist es, die Durchlässigkeit der produktiven Formaden darin enthaltenen flüssigen Sprengstoff durch tion bzw. der rentablen Zone zu erhöhen, so daß eine das Einspritzrohr (6) in die produktive Formation Strömung von der produzierenden Formation in die zu drücken, und das Einspritzrohr (G) an seinem 30 Quellbohrung und in der Quellbohrung nach oben unteren Ende verschlossen ist und als öffnungen ermöglicht wird.

am Umfang um das untere Ende Schlitze (7) für Das explosive Aufbrechen wurde ursprünglich den Durchfluß von flüssigem Sprengstoff aufweist, durchgeführt, indem eine Nitroglycerin-Ladung in die die Schlitze ausreichend lang sind, um den Quellbohrung eingeführt und zur Detonation geDurchfluß von flüssigem Sprengstoff zu ermög- 35 bracht wurde. Nitroglycerin, das viele Jahre lang für liehen, nachdem ein Gleitstopfen (19) in das diesen Zweck verwendet wurde, hat zahlreiche Nachuntere Ende des Einspritzrohrs gelangt ist. teile. So ist es beispielsweise gegen Erschütterungen

15. Vorrichtung nach Ansprach 14, dadurch extrem empfindlich und beim Transport sehr schwer gekennzeichnet, daß mindestens zwei Tanks (9, zu handhaben. Es ist beispielsweise zu empfindlich, 10) vorgesehen sind, die über Ventile (11,12) 40 um in eine Bohrung gepumpt oder gegossen zu werwechselseitig mit dem Einspritzrohr (G) verbind- den und muß deshalb sorgfältig in die Bohrung einbar sind. gelagert werden. Es wurden auch schon feste Spreng-

stoffe verwendet, doch können diese sich der Quellbohrung nicht anpassen, gelangen daher nicht bis zur 45 produktiven Formation und sind somit von begrenz-

Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigen ter Wirksamkeit. Es wurde auch schon versucht,

Sprengstoff auf Nitroparaffingrundlage mit Zusätzen, außer mit Nitroglycerin mit anderen flüssigen Spre-ng-

der gegenüber einer Verdünnung durch normaler- stoffen und Sprengstoffaufschlämmungen zu arbeiten,

weise in Quellbohrungen vorhandenen strömungs- doch führte dies im allgemeinen wegen der Instabili-

fähigen Stoffe im wesentlichen widerstandsfähig und so tat der Sprengstoffe, der Absonderungen von Be-

besonders zum Aufbrechen bzw. Zerkleinern einer standteilen, wegen Problemen im Zusammenhang mit

neben einer Quellbohrung befindlichen geologischen der Detonation und wegen der Empfindlichkeit der

Formation geeignet ist, um die Quelle in Gang zu Sprengstoffe gegenüber einem Auslaugen und einer

bringen oder die Produktivität einer Quelle zu er- Verdünnung durch in den Quellbohrungen vorhan-

höhen, die mit der Lieferung von öl, Wasser oder 55 dene Flüssigkeiten nicht zum Erfolg.

Gas im wesentlichen aufgehört hat. Die Erfindung be- Beim sprengenden Aufbrechen einer Quelle wird

zieht sich auch auf ein Verfahren zur Anwendung des der Sprengstoff, sei er in fester oder flüssiger Form,

Sprengstoffs für einen derartigen Zweck. Der flüssige normalerweise lediglich in die Quellbohrung einge-

Sprengstoff nach der Erfindung, von dem bestimmte legt und dann zur Detonation gebracht. Wenn an der

Ausführungsformen später noch eingehend beschrie- 60 Quelle keine vorherige Behandlung durchgeführt

ben werden, eignet sich auch für andere Anwen- wird, so führt dies zu einem gewissen Anstieg der

dungszwecke, so für das Arbeiten im Steinbruch, be- Durchlässigkeit der Formation. Da der Sprengstoff

sonders dort, wo eine explosive Zusammensetzung auf diese Art in die Quellbohrung eingelegt wird, ist

benötigt wird, die sich der Formation, in die sie ge- er bei der Schaffung einer Durchlässigkeitsvermeh-

bracht wird, anpaßt, die sich nicht durch öl, Wasser 65 rung unerwünscht unwirksam. Dementsprechend

oder andere normalerweise vorhandene, geologische wurde in der Praxis das anfängliche hydraulische

Flüssigkeiten nachteilig beeinflussen läßt, die eine Aufbrechen der produktiven Formation entwickelt,

hohe Sprengkraft hat und die ein Sprengstoff der um ein Netzwerk von engen Sprüngen darin zu