DE1949711C3

DE1949711C3 - Flussiger Sprengstoff und seine An wendung zum Aufbrechen von geologischen Formationen

Info

Publication number: DE1949711C3
Application number: DE1949711A
Authority: DE
Inventors: Leonard Noel Scottsdale Ariz. Roberts (V.St.A.)
Original assignee: Talley Industries Inc Mesa Ariz (vsta)
Current assignee: Talley Industries Inc Mesa Ariz (vsta)
Priority date: 1968-10-04
Filing date: 1969-10-02
Publication date: 1973-09-20
Also published as: FR2019958A1; RO56040A; GB1292653A; AR204302A1; IL33044A0; IL33044A; DE1949711B2; NL6914867A; BR6912864D0; GB1292654A; DE1949711A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigen Sprengstoff auf Nitroparaffingrundlage mit Zusätzen, der gegenüber einer Verdünnung durch normalerweise in Quellbohrungen vorhandenen strömungsfähigen Stoffe im wesentlichen widerstandsfähig und 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 erhöhen, die mit der Lieferung von öl, Wasser oder Gas im wesentlichen aufgehört hat. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Anwendung des Sprengstoffs für einen derartigen Zweck. Der flüssige Sprengstoff nach der Erfindung, von dem bestimmte Ausführungsformcn später noch eingehend beschrieben werden, eignet sich auch für andere Anwendungszwecke, so für das Arbeiten im Steinbruch, besonders dort, wo eine explosive Zusammensetzung benötigt wird, die sich der Formation, in die sie gebracht wird, anpaßt, die sich nicht durch (M, 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 Nr. 8 unempfindlich ist. Der erfiindungsgemäße, 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 Risse« oder »feine

ίο Sprünge«, wie er hier verwendet wird, bezeichnet solche Risse, die in geologischen Schichten neben 3uellbohrungen gewöhnlich durch hydraulisches Aufbrechen gebildet werden können und eine Breite von annähernd 6 mm bis hinab zu Bruchteilen von MiIIi-

metern 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 Nitioglycerin-Ladung »angeschossen« wird, bei bestimmten Arten von Formationen gesäuert wird oder hydraulisch gebrochen wird. Hört eine ehemals produktive Bohrung auf zu produzieren, dann kann die Abbauzone in ähnlicher Weise aufgebrochen werden, um die Quelle zu reaktivieren. Sinn des Aufbrechens ist es, die 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-Ladung in die Quellbohrung eingeführt und zur Detonation ge-

bracht wurde. Nitroglycerin, das viele Jahre lang für diesen Zweck verwendet wurde, hat zahlreiche Nachteile. So ist ^, 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 Instabili-

tat der Sprengstoffe, der Absonderungen von Bestandteilen, wegen Problemen im Zusammenhang mit der Detonation und wegen der Empfindlichkeit der Sprengstoffe gegenüber einem Auslaugen und einet Verdünnung durch in den Quellbohrungen vorhandene Flüssigkeiten nicht zum Erfolg.

Beim sprengenden Aufbrechen einer Quelle wire der Sprengstoff, sei er in fester oder flüssiger Form normalerweise lediglich in die Quellbohrung cinge legt und dann zur Detonation gebracht. Wenn an de

fin Quelle keine vorherige Behandlung durchgel'ühr wird, so führt dies zu einem gewissen Anstieg de Durchlässigkeit der Formation. Da der Sprengslof auf diese Art in die Quellbohrung eingelegt wird, is er bei der Schaffung einer Durchlassigkeitsvermch rum; unerwünscht unwirksam. Dementsprechen wurde in der Praxis das anfängliche hydraulisch Aufbrechen der produktiven Formation entwickcl um ein Nel/werk von engen Spningen darin /

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 Füllen wird ein '!'eil des Sprengstoffs in die durch das hydraulische Aufbrechen vor der Detonation geschaffene Risse unter Druck eingedrückt, wodurch eine größere Verteilung der Sprengwirkung erhallen wird. Das Einpumpen von Sprengstoffen unter Druck in Bohrungen bis zurück in die Formation ist jedoch stets ein gefährliches Unterfangen und erfordert normalerweise spezielle Sicherheitsvorrichtungen zum Schulze des Bedienungspersonals. Gewöhnlich werden Pump- und Bedienungsvorrichtungen an der Oberfläche der Ouelle von einer entfernten Stelle aus gesteuert, so daß im Falle einer unvorhergesehenen Detonation Persona! nicht gefährdet werden.

Wird ein Sprengstoff bis in die Formation eingepreßt, so wird bei der anschließenden Detonation eine große Menge an Schutt und Trümmern erzeugt, was nach der Detonation eine Ausräumungsarbeil mit herkömmlichen Techniken notwendig macht. Einige der gebildeten Gesteinsslücke, 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.

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

Hin ernstes Problem bei den bis heute entwickelten Sprengstoffen und SprengstofTaufsehlämmungcn liegt darin, daß es nicht möglich ist. sie in die Quellformation einzupressen und dann zu einer folgerichtigen und zuverlässigen Detonation zu bringen, wenn nicht ein besonders komplettes und teures Dctonalionssystcm 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 Füllen verursacht das Zusammentreffen des Sprengstoffes mit strömungsfähigen Stoffen in der Ouellbohrung oder der Formation eine Verdünnung des Sprengstoffes, die den Sprengstoff detonationsunlühig macht, oder führt zur Auslaugung von bestimmten, notwendigen Bestandteilen aus dem Sprengstoff.

Weitere Sprengstoffzusammensetzungen sind wiederum in hohem Maße durchniesserempfindlich. d. h.. daß sie nicht mehr /ur Detonation gebracht werden können, wenn sie in einer Kugelform vorliegen, bei der ein bestimmter Durchmesser unterschritten wild. Die Dufchnicsscrcmprmdlichkeil jM on Mali Im die Fähigkeit einer explosiven Verbindung, eine Explosion in engen Durchgängen, wie geologischen Rissen, auszubreiten. Die Durehniesserempfindliclikeit wird hier als Bezugsgröße für die Fälligkeit einer Zusanimenselzung 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

ίο den verminderten Durchmesser der Zusammensetzung ausgelöst wird. Wird ein Sprengstoff mit einer Durehmesserempfindliclikeit 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. Djes bedeutet, daß der gleiche Sprengst«!! eine Explosion in einem geologischen Sprung mit einem Durchmesser von 25 mm ausbreiten wird.

Auf dieses Problem wird auch in der am 31. Januar 1967 ausgegebenen USA.-Patentschrift 3 301 724 Bezug genommen. Es heißt dort:

»Eine bemerkenswerte Eigenschaft meiner erfinderischen Zusammensetzung liegt darin, daß sie selbst in Bohrlöchern geringen Durchmessers, wie z. B. in solchen von 7,6 cm Durchmesser, Explosionen fortsetzen können. Viele gewerblich verwendete Sprcngstoffzusammensetzungeü. 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 15,2 und mein Zentimeter fort, tun dies aber nicht mehr in Bohrlöchern mit einem Durchmesser von 76.2 oder 101,6 mm.

Demgegenüber ist selbst eine Fortpflanzung in einem Loch von 76,2 mm Durchmesser völlig unzii-

reichend, um eine wirksame Verwendung solchei Sprengstoffe zum Aufbrechen von Quellenfornuitioncn zu ermöglichen. Obwohl es auch Sprengstoffe gibt, die nicht Durchmesscrempfindlich sind, so traten bei Zusammensetzungen unter Verwendung solcher

Sprengstoffe doch einer oder mehrere der" anderen obenerwähnten Nachteile auf. die sie für die Anwendung beim Aufbrechen von Quellen ungeeignet machen. Einige dieser Sprengstoffe sind in einem so hohen Maße instabil, daß sie gefährlich sind, wogegen andere gegenüber Detonation in Quellformationen so unempfindlich 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 eine Fernsteuerung für das Pumpen und die Handhabung von flüssigen Sprengstoffen erforderlich, insbesondere dann, wenn der Sprengstoff in die F'ormation gedruckt werden soll. Derartige Sicherheitsvorkehrungen sind notwendigerweise zeitraubend und teuer. Fs wurden zwar flüssige Sprengstoffe entwickelt, die erheblich sicherer sind als Nitroglycerin, doch fordern anerkannte Sicherhcitsbestrcbungcn allgemein, daß sie nicht mit Pumpen oder ähnlichen herkömmlichen Vorrichtungen gehandhabt werden.

insbesondere nicht in Gegenwart von Personen. Der Grund hierfür liegt darin, daß Pumpen die Neigung haben, sich unvorhergesehen zu übcrhi'/en. was zu einer unerwarteten Explosion führen kanu. Hs be

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stellt daher ein Bedürfnis für eine Vorrichtung für ein sicheres Einführen von flüssigen Sprengstoffen in eine Ouellbolirung ohne den zur /.eil notwendigen Aufwand an Sicherheitsmaßnahmen. I is reicht nicht aus. den Sprengstoff lediglich in die Bohrung zu gießen, selbst hei solchen Sprengstoffen nicht, die im Ruhezustand wirklich völlig undurchdringlich für Flüssigkeiten sind, die gewöhnlich in Qucllbolmmgcn anzutreffen sind. Das Herablropfen des Sprengstoffs über eine Vielzahl von Metern durch-eine solche Flüssigkeit veranlaßt diesen nämlich, sich mittler Flüssigkeit zu vermischen, sich abzusondern und sich zu Kugel chcn aufzuwühlen, so daß der Sprengstoff am Boden der Bohrung nicht in Form einer kontinuierlichen Phase abgelagert wird. Dies macht es möglich, eine Detonation und Fortpflanzung einer Explosion sicher durch die ganze Sprcngslolfz.usammensclz.ung 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, wie dies auch in der USA.-Patentschrift 3 075 463 beschrieben ist, wo das Rohr am unteren linde seitliche öffnungen für den Durchtritt des flüssigen Sprengstoffs aufweist. Dem Hrfinder ist jedoch bisher kein Sprengstoff bekanntgeworden, der gegenüber den strömungsfähigen Medien, insbesondere Flüssigkeiten, einer Quelle undurchdringlich genug ist, selbst wenn er durch Rohre bis zu einer Stelle neben eier Formation gepumpt ist, daß er zu einer sicheren und vorbeslimmbarcn Detonation in der L.age ist. Die zusammen mit solchen Rohren verwendete Pumpeinrichtung erfordert darüber hinaus noch die oben beschriebenen, aufwendigen Sichcrheitsvorkehriingcn.

Zeitraubend und (iriind für unnötige Ausgaben für die BedienungsleiUing der Quelle ist der obenerwähnte Reinigungsvorgang, der nach dem Aufbrechen der Quelle durch die Sprengung erforderlich wird. Es fällt zwar unvermeidbar eine Anzahl der Trümmcrsliicke wieder zurück in die neu geschaffenen Risse und begrenzt so den maximalen erreichbaren Anstieg in der Produktivität, doch kann ein »roßer Teil dieser Trümmerstiicke, nachdem sie sich abgesetzt haben, aus der Quelle entlernt werden, indem herkömmliche Reinigungswcrkzeuge durch die ganze Quellbohrung geführt und zusammen mit Trümmerstücken zurück zur Oberfläche gebracht werden. Solche Reinimmgsvorgänjic sind bestenfalls zeitraubend und schlagen auf der Kosicnscite eines Aufbruchvorganges erheblich zu Buche.

Fs wurde nun gefunden, daß Nitroparaffin-Verbindungen, die ihrerseits Sprengstoffe, jedoch sehr durchmesserempfindliche Sprengstoffe sind, ausreichend durchmesserempfindlich sind, um hochwirk sam für das Aufbrechen von Quellen zu sein, wenn hochexplosive Nitramin-Verbinduniicn. insbesondere Cyclotrimcthylentrinitramin (RDX), Cycloietramcthylentctranitramin (HMX) und Mischungen hiervon in einer solchen Menge darin aufgelöst sind, daß er in Dicken bzw. Durchmessern von weniger als etwa 1.6 mm detonierbar ist. Fs wurde weiter gefunden, daß solche Zusammensetzungen, insbesondere solche, die Nitromethan verwenden, das große Mengen an solchen hochexplosiven Stoffen aufzulösen vermag, bei erfindungsgemäßer Formulierung nicht kapsclempfindlich sind und einer Auslaugung, Dispcrgicrung oder anderen Formen der Zersetzung in der Quellbohrung oder Formation nicht unterworfen werden.

Aus der USA.-Patenlschrift 3 318 741 ist ein Sprengslolf auf der Basis von Nitroparaflin bekann!, nicht aber ein solcher, der eine Nitraminverbindung gelöst enthüll, obwohl dort RDX genannt ist. Ils wird nämlich deutlich unterschieden zwischen Sprengstoffen und Jet-Antriebsstollen. Im Zusammenhang mit der Erläuterung der Jcl-Antriebsstolfe

ίο ist erwähnt, daß diese als Zusätze Brennstoffe, Oxydationsmittel und Verbrcnnungskatalysaloren enthalten können und als Oxydationsmittel unter anderem PIiTN oder RDX in Frage kommen. Im Zusammenhang mit der Verwendung der beschriebenen Zusammensetzungen als Sprengstoffe ist jedoch lediglich von als Sensibilisatoren oder Descnsibilisatoren verwendbaren Zusätzen die Rede, und es werden als Beispiele hierzu ganz andere Verbindungsgruppen genannt. Auch wird dort die der Erfindung zugrunde i; '.ende Aulgabe gar nicht berührt.

IMiic lür die Anwendung beim Aufbrechen von Quellen besonders geeignete Ausführiingsform der Frfindung ist eine mit einem der obenerwähnten hochexplosiven Stoffe gesättigte Nilroparaffinlösung,

ϊ., die außerdem mit TNT oder einer äquivalenten hochexplosiven organischen Nilroverbindung gesättigt ist. Fein verteilte metallische Pulver können zusammen mit einem Gelierungsmillel zugegeben werden, um die Brisanz, des Sprengstoffes zu erhöhen.

Fine für andere Anwendungen als das Aufbrechen von Ouellen geeignete Ausführiingsform der Frfindung ist eine gesättigte Lösung von einem der obenerwähnten hochexplosiven Stoffe zusammen mit einer ausreichenden Menge TNT. um die Zusammenselzung kapselunempfindlich zu machen, sowie etwa 0 bis 5O¹¹Ii fein verteiltem Ammoniumnitrat in einer Nitroparaffin-Verbindung. Fein verteiltes metallisches Pulver kann ebenfalls zugefügt werden. Ein Gelierungsmittcl, wie Nitrocellulose, dient zur Erhaltung der Bestandteile in stabiler Suspension. Es wurde gefunden, daß erfindungsgemäße Sprengstoffe, die Ammoniumnitrat enthalten, für Anwendungen, die ein Drücken des Sprengstoffes durch Qucllformatinncn mit feinen Rissen erfordern, weniger gceignet sind, da die Risse zum Ausfiiiern des Ammoniumnilrats neigen, verstopft werden und ein Durchdrücken des flüssigen Sprengstoffes verhindern. Solche Zusammensetzungen sind jedoch für andere Anwendungen, wie /um Arbeiten im Steinbruch, sehr geeignet.

Wie bereits erwähnt, liegen die durch hydraulisches Aufbrechen od. dgl. in geologischen Formationen geschaffenen, feinen Risse im Bereich von 6,4 mm bis hinab zu Bruchteilen von Millimetern.

Die fur eine gegebene Anwendung von einem Sprengstoff geforderte Durchmesserempfindlichkeit hängt von der Weite der Risse ab, in denen sich eine Explosion ausbreiten muß. Die Breitenverteilung von Rissen in einer gegebenen Formation variiert in Abhängigkeit von der ursprünglich angewendiien Aufbruchsart zur Schaffung der Risse und von du Natur der geologischen Formation, und die Durchmesserempfindlichkeit des zu verwendenden Sprengstoffs muß dementsprechend ausgewählt werden. Fs hat sich gezeigt, daß die explosive Verbindung nicht imstande sein muß. zur Erzielung eines hochwirksamen Aufbruchs eine Explosion durch alle die feinsten Risse m der Formation fortzupflanzen, doch sollte

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sie in tier Lage sein, eine I \plosion über einen wc- spritzrohr in die produktive Formation zu drücken, sentlichen Teil der Formalion auszubreiten. Hieraus und tlas Hinsprilz.rohr 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 Queüaul'brncli um unten; Ende Schlitze für den Durchfluß von flüssigem so besser isl, je geringer seine Diirclimessercmplind- 0 Sprengstolf aufweist, die Schlitze ausreichend lang lichkeit isl, d. h. je kleiner tier Durchmesser isl, sind, um den Durchlaß von flüssigem Sprengstoff zu durch den ei eine Explosion fortzupflanzen vermag. ermöglichen, nachdem ein Glcilslopfcn in das untere

Wie schon erwähnt, soll weiterhin eine Kugelbil- Ende des Einspritzrohrs gelangt ist.

dung mid ein Vermischen des Sprengstoffs mit llüs- luTuidimgsgemäß ist weiterhin eine Selbstreinigung sigen Medien der Quelle vermieden und die Notwen- m beim sprengenden Aufbrechen einer Ouelle vorgedigkeit für teuere Sicherheitsmaßnahmen beseitig! sehen. Hierzu, wird, nachdem der flüssige Sprengwerden. Gegenstand der Erfindung ist deshalb auch stofl in die Ouellbohrung eingebracht ist, eine verein Verfallen zum sicheren Überführen eines fliissi engende Diisenöffnung oberhalb des Spiegels des gen Sprengstolfes unter Druck in eine OueH'iolirung Sprengstoffes in der Ouellbohrung angeordnet. Die für das explosive Aufbrechen ilei produktiven For- 15 Bohrung wird oberhalb der verengenden Öffnung illation einer Quelle, bei dem der Sprengstoff durch mit Sand oder Steinen u. dgl. beladen, so daß dann. ein sich nach unten in die Ouellbohrung erstrecken- wenn der Sprengstoff detoniert, ein für ein zlufrieclentles iiiul an einem Punkt neben tier aufzubrechenden stellendes Aufbrechen ausreichender Rückdruck aufloimalion endendes neben dem Ende mit seitliehen rechlerhaltcn wird, während es den entstandenen öll'niiiigen versehenes Einspritzrohr in die Qucllboh- 20 Gasen anschließend möglich ist, durch die Vercnrung getliücki wird, tlas dadurch gekennzeichnet ist, gung auszuströmen und dabei den Sand oder anderen daß tlei flüssige Sprengstoff zunächst in einen neben Ballast wie auch durch die Explosion entstandenen der Ouelle an der Oberfläche angeordneten Tank Schutt aus der Quellbohrung liinausziiblasen.
eingebracht wird, tier mit dem Einsprilzrohr verbun- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus ikn ist, und tier im Tank befindliche flüssige Spreng- 25 der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen siolf dann durch Aufbauen eines Drucks über dem in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprü-Sprcngsiolf durch tlas Einsprilzrohr gedruckt wird, dien. Hierbei können die einzelnen Merkmale jedas Aiislaßende des Hinspritzrohrs an der Stirnseite weils für sich oder zu mehreren bei einer Ausfüh- \ erschlossen ist und die öffnungen neben dem Ende iiingsform der Erfindung verwiiklicht sein. In der als Schlitze ausgebildet sind, die das Ausfließen von 30 Zeichnung zeigt

flüssigem Sprengstoff aus dem Hinspritzrohr ermög- Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer liehen, und daß vor dem Einspritzen des flüssigen Ouellbohrung, die in ihrem oberen Teil eine Zcment-Sprengsiolfs durch das Rohr ein Gleitstopfen in dieses einfassung enthält, ein nach unten bis zu einer po-L'ingesct/t wird, dessen Länge wesentlich geringer ist tentiell produktiven Formation reichendes Einspritzais die der Schlitze im Einsprilzrohr, um hierdurch 35 rohr aufweist und mit einer Druckvorrichtung an der ein Vermischen von Luft oder Qucllflüssigkeiten mit Oberfläche verbunden ist.

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

Sprengstoff wird also crfmdungsgcmüß mit Hilfe F i g. 1, wobei ein in die Qiicllcinfassung eingesetzter

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

der Oberfläche bis zu einer Stelle neben tier aufzu- 4η vei bimdenc Hochdruckpumpe dargestellt sind,

brechenden Formation reichendes Einspritzrohr ein- i 1 g. 3 einen schematischen Querschnitt einer

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

tlas Rohr mit mindestens einem und vorzugsweise sehcnc und zur Erzielung einer Selbstreinigung mit

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

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

siiilT enthalten Die Tanks siml mit dem Finsprit/rohr F i g. 4 einen schematischen Querschnitt einer

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

tlas Einsprit/rohr hinab bis/in Formation zu treiben. verengten Austritlsöffnung nach Fig.3 erläutert ist. braucht lediglich Druckluft in die Tanks gelassen zu

werden. Wählend eirer der Tanks auf diese Weise 50 1. Flüssiger Sprengstoff
geleert wird, kann der andere solange mit dem flüssigen Sprengstoff gefüllt werden, wodurch ein konti Der flüssige Sprengstoff nach der Erfindung entiiuierliches Einbringen des Sprengstoffs in die Quelle hält eine Nitroparaffinverbindung. in der hochwirkermöglicht wird. Auf diese Weise wird die \erv\en same Sprengstoffe einej solchen Art und in einer dung von Pumpen oder anderen Vorrichtungen mit 55 solchen Menge gelöst sind, daß sie den flüssigen tier gefährlichen Neigung für Überhitzung vollständig Sprengstoff ausreichend durchniesserunempfindlich 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 tier 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. Hs wird vorlen Ende mit seitlichen Öffnungen versehenen Hin- zugsweise eine ausreichende Menge an TNT oder spritzrohr, die dadurch gekennzeichnet ist. daß min einer äquivalenten explosiven organischen Nitroverdesteiis ein Diucktank «in der Oberfläche der Quelle bindung zugesetzt, um sicherzustellen, daß der ν 01 gesehen isl und jeder Drucktank durch ein Ventil Sprengstoff kapscluncmpfindlich owie auch zu einer mit dem Finsprit/rohr verbunden ist, ein Luftkom- 65 zuverlässigen Detonation instandc ist. Fein verteiltes pussor an jeden Drucktank für ein wahlweises unter reaktives Metall kann zugesetzt werden, um die Bri-Dnick Setzen der Tanks angeschlossen ist. um den sanz des Sprengstoffes zu erhöhen. Vorzugsweise d,um ι niialtenen flüssigen Spiengstolf durch das Fin wird ein Gelierungsmiltel mit aufgenommen, um die

ungelösten F'eststolle in einer stabilen, gleichmäßigen Suspension zu halten. Für bestimmte Anwendungsz.wecke kann Ammoniumnitrat zugesetzt werden, um die durch die Explosion erzeugte (iasmenge zu erhöhen

Das Lösungsmittel für ilen hier beschriebenen. Müssigen SprengstolT ist eine Nilroparaffin-Verbindimg, insbesondere Nitromcihan. Nilroätlian, Niirnpropan und Mischungen hiervon. Solche Nilroparafliii-Verbiiidmigui sind explosiv und weiden in Wasser. Öl oder anderen in Quellbohrungen normalerweise aulzufindenden Flüssigkeiten nicht leicht gelöst oder durch diese unempfindlich gemacht.

Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung wird mindestens eine hochcxplos^e. organische Verbindung in der Nitroparaffine Yci bindung gelöst, wobei die hochexplosive Verbindung von einer solchen Art ist und in einer solchen Menge vorgelegt wird, daß der flüssige SprengstolT ausreichend durchmesserempfindlich 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 Verbindungen sind imstande. Nitroparaffine diircliniesseruuemptindlich zu machen, so daß diese zum Aufbrechen einer Quelle geeignet werden. Hierzu gehören insbesondere RDX (Cyclotrimelhylenlrinitrainin) und ITMX (C'ycloteiiamethyleiUetranitraniin). Der genaue Mechanismus, durch den besondere, explosive Verbindungen Nitroparaffine durchmesserunempfindlich machen (und der erklären kann, warum dies andere Verbindungen nicht tun), ist noch nicht bekannt. L.iboratoriums- \ersuche deuten jedoch darauf hin, daß solche hochexplosive Verbindungen fähig sind. Nitroparaffine ilurchmesserunenipfindlich zu machen, die in Lösung unter Bildung von ionischen Nitraniin-Verbindungen dissoziieren, die ihrerseits das Nilroparaffin in der gewünschten W^ise zu sensibilisieien vermögen. Es ist also möglich, daß es das nitraminsensibilisierte Nitroparaifin in Verbindung mit der explosiven Verbindung selbst ist. was zu den gewünschten Ergebnissen fill·' I

Dementsprechend wird angenommen, daß RDX. HMX sowie Mischungen hiervon und andere hochexplosive Verbindungen, die mit einem Nitroparaifin ionische Nitramin-Verbindungen bilden, in die Klasse der für die Erfindung geeigneten hochexplosiven Verbindungen fallen.

Es wurde festgestellt, daß TNT für sich allein nicht imstande ist. das Nitroparaffin-Lösungsmittel durchmc-serunemprindlich zu machen, um es so für die Anwendung zum Aufbrechen von Quellen geeignet zu machen. TNT wird jedoch vorzugsweise zusätzlich zu den hochexplosiven RDX- und oder HMX-Verliindungen aufgelöst, um die Kosten für den erhaltenen Sprengstoff zu senken und diesem mehr Energie zu verleihen sowie diesen auch kapselunempfindlich zu machen. An Stelle oder zusätzlich zu TNT können auch andere, hochexplosive, organische Nitroverbindungen, beispielsweise PfTN. fur düsen Zweck verwendet werden. In diesem Sinne werden diese Verbindungen hier al«- hochexplosive Zusätze bezeichnet, um sie von den oben beschriebenen Ni-Iramin-Verbindungen bildenden hochexplosiven Verbindungen zu unterscheiden.

Der hochexplosive Zusatz mneht den flüssigen Sprengstoff nicht nur kjpseluncmplmdlich sondern erhöht darüber hinaus auch seine Dctonationszuverlässigkeit. Für Anwendungsgebiete, bei denen eine Delonationszuverlässigkeit gefordert wird, so z. B. für das Aufbrechen von Quellen, ist es wichtig, daß tier IHissige Sprengstoff einen hochempfindlichen Zusatz zur Sicherstellung einer solchen Zuverlässigkeit enthält.

Es ist wichtig, daß die verwendete NilroparnlTin-Verbindung, solche Mengen an hochexplosiven Ver-

H) bindungen (RDX und/oder I IMX) und hochexplosiven Zusätzen aufzulösen vermag, die dazu ausreichen, den erhaltenen flüssigen Sprengstoff zuverlässig detonierbar und ausreichend durclimesserunemplindlich zu machen, um eine Fortpflanzung

i,s einer Explosion durch den SprengslofT zu ermöglichen, wenn diener in enge Spalten von Qaellformationen eingebracht ist. In dieser Hinsicht wird Nitromethan bevorzugt, da es größere Mengen an hochexplosiven Verbindungen aufzulösen vermag als die (".,- und (.'.,-Nitroparaffine.

Bei einer bevorzugten Aiisführimgsl'orm der Erfindung werden TNT und RDX in Nitromeihan unter Bildung einer gesättigten Lösung aufgelöst, so daß annähernd K)",u der TNT-Konzentration als RDX eingesetzt sind. Durch ein solches Anwenden maximaler Mengen an hochexplosiver Verbindung und hochexplosivem Zusatz in dem Müssigen Sprengstoff wird eine maximale Durchmesser- und Kapselun empfindlichkeit sowie maximale Delonalionszuverlässigkeit und Verringerung an Kosten erreicht.

Etwa 0 bis 20 Teile pro KM) Gewichlsleile des flüssigen SprengslolTes können ein fein verteiltes reaktives Metall, wie Aluminium, sein, welches die Brisanz und Kraft des Sprengstoffes erhöhl. Die mittlere Teilchengröße des Metalls sollte unter etwa 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 AuI-brechen von Quellen beziehen oder bei denen der Sprengstoff nicht durch die Formation rückgedriiekl zu werden braucht, kann Ammoniumnitrat in dem Lösungsmittel dispergiert und mit Hilfe eines Cielierungsmittels in einer gleichmäßigen Suspension gehalten werden. Je nach dem besonderen Anwendungszweck können etwa 0 bis 50 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat verwendet werden. Das Ammoniumnitrat sollte fein gemahlen sein und kann durch Vermählen auf eine mittlere Teilchengröße von etwa 10 bis 20 Mikron im Durchmesser hergestellt werden. Dies verhindert das Absetzen des Aminoniumniirats aiK 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.

I'm alle nicht in Lösung befindlichen Bestandteile des Sprengstoffes, so z. B. Ammoniumnitrat und Aluminium, in Suspension zu halten, sollte ein Gelierungsmittel zugesetzt werden, das mit allen Bestandteilen vertraglich ist. I 111 bevorzugtes Gelic- :\ingsmiuci ist Nitrocellulose, da·, selbst ein Sprengstoff ist. Bevorzugte Mengen liegen zwischen etwa I und ?■ (iewichtsteilen. Beispiele für weiiere Gehe· lungsmittel, die mit Niiromelhan verwendet werden können, sind vernctzter Guar-(iummi. Athylccllulose. Celluloseacetat und -acetal buurul. Bei i-mcn flüssigen Sprengstoff, der nur Niiroparaffin und da-

rin aufgelöste hochexplosive Vei windungen enthält, ist ein Gelicrungsmittel nicht erforderlich, doch wird selbst bei solchen Zusammensetzungen mit Vorteil ein Geiierungsmittel 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 festgcslcllt wurde.

Spezifische Ausführimgsformen des in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellten flüssigen SprengstolTes werden in den nachfolgenden Beispielen erläutert, in denen alle Teile Gcwichtslcile 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 Geiierungsmittel 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 erhallen 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

Niiiocellulose 2,0

Beispiel 4

Bestandteil IeMc

Nilromelhan 25 4

IMiTN 25 4

RDX 2,5

Nitrocellulose ] ,7

Ammoniumnitrat 40,()

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 SprengstolTes 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 Spieiiysiolie

beim Hinabfallen bzw. Absinken in einer Quellhuhrum> durch viele Meter Wasser oder eines anderen strömungsfähiger Mediums sich mit den Medien de: Bohrung unter Bildung von Kugeln vermischen. m> daß eine kontinuierliche Phase des Sprengstoffes in der Bohrung nicht gebildet wird Hs wird angenon. men, daß hierin eine Ursache für Detonationsversagen oder Unzuverlässigkeit bei früheren erfolglosen Versuchen zum Aufbrechen von Queller) nach diese 1 Art liegt.

Dementsprechend wird der flüssige Sprengstoff ei findungsgemäß in die Formation durch ein Einspril/ rohr bis zu einer Stelle neben der aufzubrechende:) Formation gespritzt, wodurch vermieden wird, daLi 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.

Fig. 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 Qucllbohrung ist mit einer Verschalung 4 versehen, die mit Beton 5 hinterfütteil 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 verseilen, durch welche Sprengstoff in die Quellbohrung Hießen kann Das obere Ende des Einspritzrohres, das bequemerweise aus einem Rohr mit einem Inncndurchnicssci von 50,8 mm gebildet sein kann, ist durch eil 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 Lul'teinlaßvenli 15, 16 versehen, durch das er mit einem Luftkom pressorl7 verbünden ist. Ein Strömungsmesser Ii ist im Injektionsrohr angeordnet, um tue Durchfluß menge des durch das Rohr fließenden Sprcngstolfe* zu messen.

15 16

Für das Beladen der Quelle mit dem Sprengstoff da die Längen des ersten und des zweiten Gleitist Druck erforderlich, ma 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 veriiindert, 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 ¹Ii Stunde), wodurch ein Zuriickdriicken 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 Einspriiz- 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 odei 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 voi-

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 iiner 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 herkömmist, 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 d<*r Quellverschalung, in die Boh- gestaltet. Zu diesem Zweck wird an Stelle des Verrung eingesetzt. Ein solcher Dichtungsstopfen 22 50 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 Glcitstopfen 20 den Boden des Sand und Steinen oder einem anderen Ballast ge-Einspritzrohres erreicht, wird das obere Ende von füllt.

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

17 18

hindert den Ballast am Herunterfallen in die Quelle, Quellbohrung eingebracht wurden. Ein zweiter

ermöglicht jedoch ein Ablassen des Drucks aus der Gleitstopfen 20 wurde darm in das Einspritzrohr ein-

Quelle nach oben durch es hindurch. Ausreichend gesetzt und dieses mit einer Hochdruckpumpe ver-

Ballast sollte über den Stopfen 23 gelegt werden, um bunden, welche Wasser unter Druck durch das Ein-

•_lt innerhalb der Quelle einen zur Erzielung des ge- 5 spritzrohr trieb und hierbei den Sprengstoff nach

i' 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

J₁ bildeten Gase den Ballast, den Stopfen und praktisch der Quellverschalung 4 (welche sich ungefähr 300 m

.j das gesamte durch die Explosion gebildete Gesteins- von der Oberfläche nach unten erstreckte) angeord-

j material nach oben und aus der Quellbohrung hin- io neter Dichtungsstopfen 22 verschlossen, um einen

_Λ ausblasen. Normalerweise reichen einige Zentner Druckaufbau mit Hilfe der Pumpe zu ermöglichen.

_e Ballast für diesen Zweck aus. Nach Einpressen von annähernd 85% des Spreng-

F i g. 4 erläutert den erzielten Selbstreinigungs- stoffes nach hinten in die Formation, was durch

f| effekt Innerhalb von etwa 15 oder 20 Sekunden der Überwachen der Wasser- und Sprengstoffmengen

_n Detonation, innerhalb welcher Zeit die Schockwelle 15 mit Hilfe des Durchflußmeßgerätes bestimmt wurde,

der Explosion die Formation aufbricht, wird genü- wurde der Druck 15 Minuten lang aufrechterhalten,

j gend Druck entwickelt, um, wie in F i g. 4 gezeigt, wonach das Einspritzrohr und die Pumpvorrichtung

ρ 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 Sprengzusammen-

blasen. Der Dichtungsstopfen 23 kann gelegentlich 20 setzung B enthaltender Zeitzünder wurde in die

_cl durch die Explosion aus dem Bohrloch herausge- Quellbohrung so angeordnet, daß er sich völlig in-

_tl blasen werden. nerhalb des flüssigen Sprengstoffes befand, was durch

Erfindungsgemäß ist es erwünscht, die maximal Abfühlen des Sprengstoffspiegels mit einer thermi-

^ mögliche Menge an flüssigem Sprengstoff nach hinten sehen Sonde bestimmt wurde. Die Quellbohrung

_s in die Formation zu bringen und gleichzeitig eine 25 wurde bis zum Boden der Quellverschalung mit

_ς ausreichende Menge an Sprengstoff in der Quellboh- Wasser gefüllt und in dieser Höhe mit einem Dicht-

_L rung 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

_t Weise wird der Sprengstoff im wesentlichen kugel- Dichtungsstopfen eingebracht wurde. Nach der Deto-

I förmig durch die Formation verteilt und nicht ledig- 30 nation wurde der Dichtungsstopfen und die gebil-

I lieh in einem Topf am Boden der Quellbohrung kon- deten Gesteinsbrocken auf herkömmliche Weise aus

_c 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 B e i s ρ i e 1 7
₍ benes Verfahren zum Aufbrechen von Quellforma-

, tionen 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 Spreng-

sammensetzung sowie auch das explosive Aufbrechen stoffes nach Beispiel 3. Ungefähr 8O°/o des Spreng-

I mit Selbstreinigung. Es liegen zwar keine Informa- *o stoffes wurden nach hinten in die Formation ge-

tionen für den genauen Wert der zur Erzielung eines drückt. An Stelle des Verschließens der Quellboh-

' wirksamen 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

ι 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

I 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

, i Verwendung herkömmlicher Techniken zur Entfer- über das Loch des Dichtungsstopfens 23 gelegt,

I § nung von Paraffinen u. dgl. gereinigt. Ein flüssiger worauf auf ihn annähernd 270 kg eines Gemisches

j I Sprengstoff mit der im Beispiel 2 beschriebenen Zu- 55 aus Sand und Steinen geladen wurden. Ungefähr

ί I sammensetzung wurde dann in Drucktanks einge- 15 Sekunden nach dem ersten Spüren der Stoßwelle

' bracht, die, wie in F i g. 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-

Einspriizrohr 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 6500 1 pro Tag.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssiger Sprengstoff auf Nitroparafnngruiidlage 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 oJ^r 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitroparaffin-Verbindung Nitromethan ist.

4. Sprengstoff nach einem der Ansprüche I 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 di- , spergiertes Ammoniumnitrat enthält.

8. Flüssiger Sprengstoff nach einem der vorhergehenden 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 Quellbolirung erstreckendes und an einem Punkt neben der aufzubrechenden Formation endendes neben dem Ende mit seitlichen Öffnungen versehenes Einspritzrohr in die Qucllbohrung 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 gedrückt 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 dei Schlitze 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 entleert 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 flüssige 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 noch dem Überführen des flüssigen Sprengstoffes in die Quellbohrung der bzw. die Tanks von dem Einspritzrohr gelöst werden, in das Einspritzrohr ein zweiter Gleitstopfen 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 Druck in das Einspritzrohr gepumpt wird, um den flüssigen Sprengstoff durch das Einspritzrohr und nach hinten bis in die Sprünge der produktiven Formation zu treiben.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsstopfen entfernt wird, nachdem die Drücke innerhalb der Quellbohrung im wesentlichen ein Gleichgewicht erreicht haben, ein mit einer Zeituhr versehener Sprengstoffzünder innerhalb des in der Quellbohrung bleibenden flüssigen Sprengstoffes angeordnet wird und die Quellbohrung durch Einsetzen eines Dichtungsstopfen verschlossen und mit Wasser über und unter dem Dichtungsstopfen gefüllt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 zum explosiven Aufbrechen einer Quelle unter Selbstreinigung, dadurch gekennzeichnet, daß die Qucllbohrung über dem flüssigen Sprengstoff mit einer ausreichenden Menge Wasser gelullt 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 Quellbohrung hinauszublasen.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 13 mit einem sich in der Quellbohrung nacn unten bis zur Höhe der produktiven Formation erstreckenden am unteren Ende mit seitlichen Öffnungen versehenen Einspritzrohr, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Drucktank (9,10) an der Oberfläche der Quelle vorgesehen ist und jeder Drucktank durch ein Ventil (11,12) 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, und das Einspritzrohr (6) an seinem unteren Ende verschlossen ist und als öffnungen am Umfang um das untere Ende Schlitze (7) für den Durchfluß von flüssigem Sprengstoff aufweist, die Sch'itze ausreichend lang sind, um den-Durchfluß von flüssigem Sprengstoff zu ermöglichen, nachdem ein Gleitstopfen (19) in das untere Ende des Einspritzrohrs gelangt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Tanks (9, 10) vorgesehen sind, die über Ventile (11,12) wechselseitig mit dem Einspritzrohr (6) verbindbar sind.