MX2014008531A

MX2014008531A - Metodo de fracturacion geologica y estructura geologica fracturada resultante.

Info

Publication number: MX2014008531A
Application number: MX2014008531A
Authority: MX
Inventors: Jonathan L Mace; Christopher R Bradley; David W Steedman; Doran R Greening
Original assignee: Los Alamos Nat Security Llc
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2014-08-21
Also published as: US20160349029A1; EA201491349A1; EP2802736A4; CA2861112A1; CA2861102A1; US9488456B2; AU2013243980A1; US10184331B2; US20170138164A1; US20140374084A1; US9354029B2; AU2013243979A1; US20140338894A1; CN104285123A; EP2802735A4; US20160033248A1; US9835428B2; CA2861115A1; US10329890B2; US9181790B2

Abstract

En un procedimiento ejemplar, la fracturación de una formación geológica subterránea a lo largo de una sección de una perforación subterránea se logra al colocar cargas separadas plurales a lo largo de una sección de la perforación. Estas cargas pueden comprender cargas explosivas de alta energía no ideales separadas plurales y/o cargas de propulsor. Uno o más recipientes de material inerte tal como salmuera o explosivos de menor densidad líquidos también se pueden incluir en una sarta de cargas separadas, tal como intermedias a tales cargas. La detonación de las cargas se puede sincronizar simultánea o independientemente. Las cargas se configuran deseablemente para producir una estructura de roca fracturada subterránea única que comprende zonas de formación de escombros a lo largo de la sección de la perforación que incluye zonas separadas que se extienden, tal como en la forma similar a disco, radialmente hacia afuera una distancia mayor que la distancia que se extiende radialmente hacia afuera de las zonas de formación de escombros entre las zonas separadas.

Description

MÉTODO DE FRACTURACIÓN GEOLÓGICA Y ESTRUCTURA GEOLÓGICA FRACTURADA RESULTANTE CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta solicitud se relaciona a sistemas y métodos para el uso en fracturación geológica, tal como en relación al acceso de recursos energéticos geológicos.

ANTECEDENTES Los recursos tales como aceite, gas, agua y minerales se pueden extraer de formaciones geológicas, tales como formaciones de esquisto profundas, al crear zonas de fractura apuntaladas dentro de la formación, para permitir de esta manera trayectorias de flujo de fluido. Para los materiales basados en hidrocarburos encerrados dentro de formaciones geológicas estrechas, este proceso de fracturación se logra típicamente por un proceso conocido como fracturación hidráulica. La fracturación hidráulica es la propagación de fracturas en una capa de roca provocada por la presencia de un fluido de fractura presurizado. Ese tipo de fracturación se hace desde una perforación de pozo perforada en las formaciones de roca de depósito. La energía de la inyección de un fluido de fracturación altamente presurizado crea nuevos canales en la roca que pueden incrementar las velocidades extracción y la recuperación final de hidrocarburos . El ancho de la fractura se puede mantener después de que la inyección se detiene al introducir un apuntalante, tales como granos de arena, cerámica u otros particulados en el fluido inyectado. Aunque esta tecnología tiene el potencial de proporcionar acceso a grandes cantidades de recursos energéticos eficientes, la práctica de la fracturación hidráulica ha sido objeto de escrutinio internacionalmente debido a las preocupaciones acerca del impacto ambiental, salud y seguridad de tales prácticas. Las preocupaciones ambientales con la fracturación hidráulica incluyen el potencial para contaminación de agua subterránea, riesgos de la calidad del aire, posible liberación de gases y químicos de fracturación hidráulica a la superficie, mal manejo de residuos, y los efectos en la salud de estos. De hecho, la fracturación hidráulica se ha suspendido o aun prohibido en algunos países.

Por lo tanto, existe una necesidad por métodos alternativos para recuperar recursos energéticos atrapados dentro de las formaciones geológicas.

BREVE DESCRIPCIÓN Se describe un método para fracturar una formación geológica subterránea donde se desea tal fracturación. Una aplicación específica es en la fracturación de la roca a lo largo de una o más secciones de una perforación subterránea para abrir grietas o fracturas en la roca para facilitar la recolección de aceite y gas atrapados en la formación.

De esta manera, de acuerdo con una modalidad, una pluralidad de cargas explosivas separadas se puede colocar a lo largo de una sección de una perforación sobre la cual la roca se va a fracturar. Las cargas explosivas se pueden colocar en recipientes tales como tubos y tubos plurales se pueden ensamblar conjuntamente en un ensamblaje explosivo. Cargas de propulsor intermedias se pueden colocar entre las cargas explosivas y entre uno o más ensamblajes de cargas explosivas plurales para ayudar en la fracturación . Las cargas de propulsor se pueden colocar en recipientes, tales como tubos, y uno o más ensamblajes de cargas de propulsor plurales se pueden colocar entre las cargas explosivas o los ensamblajes de cargas explosivas. Además, los recipientes tales como tubos de un material inerte, con un liquido de trabajo tal como salmuera, que es un ejemplo deseable, se puede colocar intermedio a las cargas explosivas o intermedio a los ensamblajes de cargas explosivas. Este material inerte también se puede colocar intermedio a las cargas de propulsor y a tales ensamblajes de cargas de propulsor. Uno o más de estos últimos recipientes o tubos pueden contener un explosivo de baja densidad de energía, tal como un explosivo líquido, en lugar de material inerte.

En un procedimiento de método específico, una sarta de ensamblajes de cargas explosivas separadas y ensamblajes de cargas de propulsor, si se utilizan, se arreglan en relación de extremo a extremo a lo largo de la sección de una perforación que se fractura. El número y espaciamiento de las cargas explosivas y las cargas de propulsor, asi como el material inerte intermedio o los tubos o recipientes que contienen el fluido de trabajo, se pueden seleccionar para mejorar la f acturación .

De acuerdo con una modalidad de un método para fracturar una formación geológica subterránea a lo largo de una sección de una perforación en la formación geológica subterránea, el método comprende: colocar una pluralidad de cargas explosivas separadas a lo largo de la sección de la perforación; y detonar la pluralidad de cargas explosivas separadas con las cargas explosivas que liberan una energía total igual a o mayor que doce kJ/cc y con mayor que 30% de la energía liberada por el explosivo que se libera en la siguiente onda de Taylor de flujo de las cargas explosivas detonadas .

De acuerdo con otro aspecto, el acto de colocación puede comprender la colocación de una pluralidad de cargas explosivas adyacentes a lo largo de la sección de la perforación; y en donde el acto de detonación comprende detonar una pluralidad de cargas explosivas adyacentes desde extremos adyacentes de las cargas adyacentes.

Como un aspecto adicional de una modalidad, el acto de colocación puede comprender colocar pares de cargas explosivas adyacentes con las cargas explosivas de cada par que se arreglan en una relación de extremo a extremo, y en donde el- acto de detonar comprende detonar los pares de cargas explosivas adyacentes al detonar cada carga explosiva del par de cargas de un extremo que está adyacente al extremo de la otra carga explosiva del par de cargas explosivas.

Como todavía otro aspecto de una modalidad, el acto de colocación puede comprender colocar tubos que contienen carga explosiva interacoplados en una relación de extremo a extremo a lo largo de la sección de la perforación y en donde el acto de detonación puede comprender detonar las cargas explosivas en los tubos que contienen carga explosiva en extremos adyacentes de los tubos.

Como un aspecto adicional de una modalidad, el método puede comprender colocar por lo menos una carga de propulsión intermedia a una pluralidad de cargas explosivas e iniciar la combustión de la carga de propulsión.

Como un aspecto adicional de un método, el inicio de la combustión del propulsor puede ser simultáneo con o antes de la detonación de las cargas explosivas.

Como todavía otro aspecto de un método, el acto de colocar cargas de propulsor pueden comprender colocar por lo menos un par de tubos que contienen propulsor intermitentes a la primera y segunda cargas explosivas e iniciar la combustión del propulsor en cada uno de los tubos que contienen propulsor del par de tubos que contienen propulsor a lo largo de una porción sustancial de la longitud de los tubos que contienen propulsor. Además, el acto de iniciar la combustión del propulsor en cada tubo que contiene propulsor del par de tubos que contienen propulsor puede comprender iniciar desde las ubicaciones adyacentes a ambos extremos de los tubos que contienen propulsor.

Como un aspecto adicional de un método, el método puede comprender el acto de colocar por lo menos un tubo que contiene liquido de trabajo inerte intermedio a tubos que contienen explosivo, intermedio a tubos que contienen propulsor, si lo hay, o intermedio a un tubo que contiene explosivo y un tubo que contiene propulsor. Como una alternativa, uno o más de los tubos que contienen inerte pueden comprender un tubo que contiene un explosivo de energía no alta, tal como un explosivo liquido que se puede detonar, tal como antes y/o simultáneamente con las cargas explosivas de alta energía.

Como un aspecto adicional de una modalidad, el método puede comprender: detonar las cargas explosivas para fracturar la sección de la formación geológica subterránea en una primera zona de fractura adyacente a y que circunda la sección de la perforación y que se extiende en la formación geológica subterránea a una primera profundidad de penetración lejos de la sección de la perforación y segundas zonas de fractura plurales separadas una de la otra y que se extienden en la formación geológica subterránea a una segunda profundidad de penetración lejos de la sección de la perforación mayor que la primera profundidad de penetración.

Como otro aspecto de una modalidad, el método puede comprender: detonar las cargas explosivas e iniciar la combustión de cada carga de propulsor para fracturar la sección de la formación geológica subterránea en una primera zona de fractura adyacente a y que circunda la sección de la perforación y que se extiende en la formación geológica subterránea a una primera profundidad de penetración lejos de la sección de la perforación y la segunda zona de fractura plurales separadas una de la otra y que se extienden en la formación geológica subterránea a una segunda profundidad de penetración lejos de la sección de la perforación mayor que la primera profundidad de penetración.

De acuerdo con un aspecto de un método, las segundas zonas de fractura están en la forma de zonas de fractura similares a discos separadas respectivas que se extienden radialmente hacia afuera desde la perforación. Además, la segunda profundidad de penetración puede promediar por lo menos seis veces el promedio de la primera profundidad de penetración.

De acuerdo con todavía otro aspecto de un método, el método puede comprender: llevar a cabo un análisis numérico/computacional utilizando modelos constitutivos del material que forma la formación geológica subterránea adyacente a la sección de la perforación basada en los datos que se relacionan con tal material, llevar a cabo una primera simulación de la reacción del material a la presión de explosivo de las cargas explosivas, y la presión de las cargas de propulsor si las hay y el liquido de trabajo si lo hay; llevar a cabo plurales adicionales de tales simulaciones con las cargas explosivas, cargas de propulsor si las hay, y liquido de trabajo si lo hay, simuladas a ser colocadas en diferentes ubicaciones o en diferentes arreglos; determinar a partir de tales simulaciones una simulación que da por resultado discos de escombros que se producen en la formación geológica; seleccionar el arreglo de las cargas explosivas, y las cargas de propulsor si las hay, que corresponden a la simulación que produjo tales discos de escombros en las ubicaciones deseadas y las profundidades de penetración; después colocar el arreglo seleccionado de cargas explosivas, las cargas de propulsor si las hay, y los líquidos de trabajo si los hay, a lo largo de la sección de la perforación a ser fracturada; y detonar el arreglo seleccionado de cargas explosivas e iniciar la combustión del propulsor si lo hay, para producir la formación geológica fracturada con discos de escombros .

Aunque la detonación simultánea de las cargas se puede utilizar, de acuerdo con aspectos adicionales del método, la sincronización independiente de las detonaciones de las cargas se puede lograr tal como para mejorar adicionalmente la fracturación. De esta manera, en varios aspectos, el método puede comprender uno o más de: sincronizar independientemente la detonación de las cargas explosivas respectivas; sincronizar independientemente la detonación de por lo menos una pluralidad de las cargas explosivas respectivas; sincronizar independientemente el inicio de la combustión de las cargas de propulsor respectivas; y/o sincronizar independientemente el inicio de la combustión de por lo menos una pluralidad de las cargas de propulsor respectivas.

Los aspectos inventivos de esta descripción también abarcan una formación de roca geológica fracturada única que resulta de la aplicación de los métodos descritos a la fracturación de roca subterránea.

Una formación de roca geológica fracturada subterránea creada por el hombre (por la detonación de cargas) también está dentro del alcance de los aspectos inventivos de esta descripción. De acuerdo con una modalidad, la formación de roca geológica tiene una explosión o explosión de combinación y la estructura de fractura creada por combustión del propulsor adyacente a una sección de la perforación previamente perforada en la estructura, la perforación existe antes de la fracturación de la estructura, la estructura fracturada que comprende una primera zona de material fracturado que se extiende una primera distancia lejos de la ubicación de la perforación previamente existente y segundas zonas plurales del material fracturado separado entre si y que se extienden radialmente hacia afuera de la ubicación de la perforación previamente existente a un segundo radio de la perforación que es mayor que la primera distancia .

De acuerdo con otro aspecto de la formación de roca geológica fracturada, las segundas zonas del material fracturado comprenden una pluralidad de discos de escombros separados de material geológico fracturado.

Otra modalidad de un método comprende fracturar una formación geológica subterránea in situ a lo largo de una sección de una perforación en la formación geológica subterránea. Esta modalidad comprende: colocar una pluralidad de cargas separadas a lo largo de la sección de la perforación; y detonar la pluralidad de cargas separadas para producir una primera zona de formación de escombros adyacente a la sección de la perforación y las segundas zonas de escombros separadas que se extienden radialmente hacia afuera de la sección de la perforación más allá de la primera zona de formación de escombros.

De acuerdo con otro aspecto de un método, el acto de colocar comprende colocar una pluralidad de cargas separadas que comprenden cargas de propulsor plurales.

Como un aspecto adicional de un método, el acto de colocar comprende colocar una pluralidad de cargas explosivas separadas .

Como todavía otro aspecto adicional de un método, el método puede comprender además colocar uno o más recipientes de líquido de trabajo intermedios a las cargas colocadas .

Como un aspecto adicional de un método, el método puede comprender configurar las cargas basadas por lo menos en parte en estructura de la formación geológica a lo largo de la sección de la perforación para producir ondas de choque coalescentes similares a discos separados en la formación geológica .

Como un aspecto adicional de la descripción, se describe un sistema para llevar a cabo cualquiera de los métodos descritos en la presente.

Cabe destacar que la invención descrita en la presente abarca todos los actos de métodos novedosos y no obvios descritos en la presente. Además, la invención descrita en la presente abarca todas las combinaciones novedosas y no obvias y sub-combinaciones de los actos de método expuestos en la presente. De esta manera, la invención abarca, pero no se limita a, todas las combinaciones y sub-combinaciones de los diversos aspectos de las modalidades mencionadas en esta breve descripción asi como en la descripción técnica y los dibujos acompañantes.

Las características y ventajas anteriores y otras de la descripción llegarán a ser más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, que procede con referencia a las figuras acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 es una vista de sección transversal de una formación geológica en acceso con una perforación de pozo.

La FIG. 2 es una vista agrandada de una porción de la FIG. 1 que muestra una porción próxima de una sarta de herramienta ejemplar que se inserta en la perforación de pozo .

La FIG. 3 es una vista de sección transversal de una porción de sarta de herramienta colocada en una porción curva de una perforación de pozo.

La FIG. 4 es una vista de sección transversal de una porción distante de la sarta de herramienta que tiene un mecanismo de tractor para tirar a través de la perforación de pozo .

La FIG. 5 es una vista de sección transversal de una sarta de herramienta insertada completamente en una perforación de pozo y lista para detonación.

La FIG. 6 es una vista de sección transversal de una unidad ejemplar de una sarta de herramienta en una perforación de pozo, tomada perpendicular al eje longitudinal .

La FIG. 7 es una vista en perspectiva de una porción de sarta de herramienta ejemplar.

Las FIGS. 8A-8G son vistas esquemáticas de porciones de sartas de herramienta ejemplares alternativas.

La FIG. 9 es una vista en perspectiva de una unidad ejemplar de una sarta de herramienta.

La FIG. 10 es una vista en perspectiva parcialmente en sección transversal de una porción de la unidad de la FIG. 9.

La FIG. 11 es una vista agrandada de una porción de la FIG. 10.

La FIG. 12 es una vista esquemática de un sistema explosivo ejemplar.

Las FIGS. 13 y 14A son vistas de sección transversal del sistema de la FIG. 12 tomadas a lo largo de un eje longitudinal.

Las FIGS. 14B-14D son vistas de sección transversal que muestran sistemas de acoplamiento mecánicos alternativos.

La FIG. 15 es un diagrama que representa un módulo de control de detonación ejemplar.

Las FIGS. 16A-16C son vistas en perspectiva de una modalidad de un módulo de control de detonación.

La FIG. 17 es un diagrama de circuitos que representa un módulo de control de detonación ejemplar.

La FIG. 18 es una gráfica de flujo que ilustra un método ejemplar descrito en la presente.

La FIG. 19 es una vista en perspectiva parcialmente en sección transversal del patrón de choque teórico producido por una sarta de herramienta detonada.

La FIGS. 20 y 21 son vistas en sección transversal verticales a través de una formación geológica a lo largo de un eje de perforación, que muestra patrones de formación de escombros que resultan de una detonación.

La FIG. 22A es una vista esquemática que representa regiones de esfuerzo alto y bajo en una formación geológica un tiempo breve después de la detonación.

La FIG. 22B es una vista esquemática que muestra el grado de formación de escombros en la formación geológica un tiempo breve después de la detonación.

La FIG. 22C es una vista esquemática que ilustra diferentes capas geológicas presentes en la zona de formación de escombros.

La FIG. 23 es una gráfica de presión como una función de distancia de una perforación para una detonación ej emplar .

La FIG. 24 es una gráfica de velocidades de producción de gas como una función de tiempo para diferentes sitios de perforación que utilizan diferentes métodos para fracturación .

La FIG. 25 es una gráfica de la producción de gas total como una función de tiempo para diferentes sitios de perforación que utilizan diferentes métodos para fracturación .

La FIG. 26A ilustra planos de detonación que resultan de la ignición de pares de tubos que contienen propulsor de manera sustancial simultáneamente a lo largo de su longitud completa y un par intermedio de tubos que contienen explosivo alto de sus extremos adyacentes.

La FIG. 26B ilustra un arreglo ejemplar de pares alternos interconectados de tubos que contienen propulsor y explosivo alto.

La FIG. 27 es una ilustración esquemática de un sistema de mando y control que comprende un vehículo de instrumentación móvil y un vehículo de centro de mando móvil.

La FIG. 28 es una ilustración esquemática de una modalidad ejemplar de un sistema de mando y control que comprende un centro de instrumentación y un centro de mando.

La FIG. 29 es una gráfica de flujo de lógica ejemplar para el monitoreo del sistema de conmutación y comunicación en el centro de mando.

La FIG. 30 es un diagrama de flujo de la lógica ejemplar para el monitoreo del sistema de comunicación y la actualización del estado en el centro de instrumentación.

La FIG. 31 es una gráfica de flujo de la lógica ejemplar para procesos de comunicación llevados a cabo por hardware de computación en el centro de instrumentación.

La FIG. 32 es un diagrama de flujo de la lógica ejemplar para llevar a cabo el procesamiento de señal física por el hardware de computación en el centro de instrumentación .

La FIG. 33 es una gráfica de flujo de la lógica ejemplar para una interfaz de software en el centro de mando.

La FIG. 34 es una gráfica de flujo de la lógica ejemplar para un gestor de interrupción operable para monitorear el estado de los elementos tales como instrumentos acoplados al centro de instrumentación del sistema.

La FIG. 35A es una ilustración esquemática de una pantalla ejemplar en el centro de mando.

La FIG. 35B es una ilustración esquemática de un ejemplo de una organización funcional de las diversas tareas entre el centro de mando y el centro de instrumentación.

La FIG. 35C es una ilustración esquemática de las funciones que se pueden llevar a cabo por el centro de mando y control.

La FIG. 36A es una ilustración esquemática del hardware de computación ejemplar que se puede utilizar tanto en el centro de mando como en el centro de instrumentación para implementar las funciones del sistema de mando y de control .

La FIG. 36B es una ilustración esquemática de una red de comunicaciones que proporciona comunicaciones entre el hardware de computación en el centro de mando y el hardware de computación en el centro de instrumentación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA I. Introducción Aunque el uso de fuentes de alta densidad de energía (HED) , tales como explosivos, para el propósito de estimular la permeabilidad en los depósitos de hidrocarburos se ha investigado previamente, el radio de fractura lejos de la perforación con tales tecnologías nunca se ha extendido por más de unos cuantos pies radialmente de la perforación. La estimulación de permeabilidad en las formaciones estrechas se domina actualmente por el proceso conocido como fracturación hidráulica. Con la fracturación hidráulica, el agua químicamente tratada se bombea en el depósito a través de una perforación de pozo para fracturar hidráulicamente la roca que proporciona una red limitada de fracturas apuntaladas para que los hidrocarburos fluyan en un pozo de producción. Los químicos y el agua producida utilizados en este método se pueden considerar ambientalmente peligrosos.

Las investigaciones pasadas y la práctica presente para estimular la permeabilidad en la formación estrecha no toma ventaja total de la información ganada del análisis detallado de tanto de las propiedades de formación como la personalización de un sistema HED para crear la zona de permeabilidad más grande que es económica y ambientalmente benigna. Algunos sistemas descritos en la presente toman en cuenta mejores estimados del comportamiento de la onda de choque en la formación geológica especifica y se pueden configurar y ajusfar geométricamente en el tiempo de detonación para mejorar el mezclado benéfico de múltiples ondas de choque desde múltiples fuentes para extender el daño/formación de escombros de la roca a distancias económicas. Las ondas de choque viajan con diferentes velocidades y diferente atenuación dependiendo de las propiedades geológicas físicas. Etas propiedades incluyen resistencia, porosidad, densidad, contenido de hidrocarburos, contenido de agua, saturación y una variedad de otros atributos materiales.

Como tal, los sistemas explosivos, composiciones y métodos se describen en la presente las cuales se diseñan para ser utilizados para fracturar formaciones geológicas para proporcionar acceso a recursos energéticos, tales como depósitos geotérmicos e hidrocarburos, mientras que no requieren la inyección subterránea de millones de galones de agua u otros aditivos o apuntalantes químicos asociados con la fracturación hidráulica convencional. Alqunos métodos y sistemas descritos, tales como aquellos para mejorar la permeabilidad en las formaciones geológicas estrechas, implican el espaciamiento y sincronización benéfica de las fuentes HED, que pueden incluir explosivos y propulsores especialmente formulados. En algunos ejemplos, los métodos y sistemas descritos incluyen sistemas de explosivos altos (HE), sistemas de propulsores (PP), y otros sistemas inertes. El espaciamiento y sincronización benéfica de las fuentes HED proporcionan una coalescencia diseñada de las ondas de choque en la formación geológica para el propósito diseñado de mejora de la permeabilidad.

El espaciamiento benéfico de las fuentes HED se puede lograr a través de un sistema de ingeniería diseñado para el suministro del choque a las formaciones geológicas de interés. Se puede utilizar un laboratorio de física de detonación móvil de alta fidelidad descrito (HFMDPL) para controlar la indicción de una o más cargas explosivas y/o para controlar el inicio de una o más cargas de propulsor, tal como en un sistema de mejora de permeabilidad.

Algunas ventajas sobre la hidrofracturación convencional que se puede atribuir a las composiciones HED incluyen lo siguiente: (1) la zona de formación de escombros resultante alrededor de la perforación de pozo estimulada puede comprender una zona sustancialmente de 360° alrededor de la perforación de pozo, como es comparada con hidrofracturas tradicionales que se propagan en un solo plano de la perforación de pozo en la dirección del esfuerzo principal máximo en la roca o se extiende a lo largo de una fractura preexistente; (2) la zona de formación de escombros útil puede extenderse a un radio significativo desde la perforación, tal como un radio o radio promedio, esperado que sea una mejora de por lo menos tres veces sobre una carga continua de rendimiento igual, tal como una mejora de seis veces; (3) las composiciones HED descritas y los sistemas tienen su producto residuales que no son ambientalmente peligrosos; (4) la capacidad de generar explosiones adaptadas a perfiles geológicos específicos, dirigir de esta manera la fuerza de explosión radialmente lejos de la perforación para liberar el recurso energético deseados sin dar por resultado pulverización sustancial de material geológico inmediatamente adyacente a la perforación de pozo, que puede taponar las trayectorias de flujo y la energía residual.

Varias modalidades ejemplares de dispositivos explosivos, sistemas, métodos y composiciones se describen en la presente. La siguiente descripción es de naturaleza ejemplar y no se propone para limitar el alcance, aplicabilidad, o configuración de la descripción de ninguna manera. Varios cambios a las modalidades descritas se pueden hacer en la función y arreglo de los elementos descritos en la presente sin apartarse del alcance de la invención.

II. Términos y Abreviaciones i) Términos Como se utiliza en la presente, el término detonación (y sus variaciones gramaticales) no se limita a las definiciones tradicionales y en cambio también incluye deflagración y otras formas de combustión y reacciones químicas energéticas.

Como se utiliza en la presente, el término detonador se utiliza ampliamente e incluye cualquier dispositivo configurado para provocar una reacción química, incluyendo detonadores explosivos e iniciadores propulsores, deflagradores y dispositivos similares. Además, el término detonación se usa ampliamente también para incluir detonación, inicio, encendido y combustión. De esta manera una referencia a detonación (por ejemplo en la frase señal de control de detonación) incluye detonar una carga explosiva (si una carga explosiva está presente) tal como en respuesta a una señal de control de encendido e inicio de la combustión de una carga de propulsor (si una carga de propulsor está presente) tal como en respuesta a una señal de control de encendido .

Además una referencia a "y/o" en referencia a una lista de artículos incluye los artículos individualmente, todos los artículos en combinación y todas las sub-combinaciones posibles de los artículos. De esta manera, por ejemplo, una referencia a una carga explosiva y/o una carga de propulsor significa "una o más cargas explosivas", "una o más cargas de propulsor" y "una o más cargas explosivas y una o más cargas de propulsor".

Como se utiliza en esta solicitud, las formas singulares "un", "uno" y "el" incluyen las formas plurales a menos que el contexto lo indique claramente de otra manera. Adicionalmente, el término "incluye" significa "comprende". Además el término "acoplado" significa en general eléctricamente, electromagnéticamente, y/o físicamente (por ejemplo, mecánicamente o químicamente) acoplado o unido y no excluye la presencia de elementos intermedios entre los artículos acoplados o asociados ausentes del lenguaje contrario específico.

Se va a entender además que todos los tamaños, distancias o cantidades son aproximados, y se proporcionan para descripción. Aunque los métodos y materiales similares o equivalentes a aquellos descritos en la presente se pueden utilizar en la práctica o prueba de la presente descripción, los métodos adecuados y materiales se describen a continuación. Todas las publicaciones, solicitudes de patente, patentes, y otras referencias mencionadas en la presente se incorporan a manera de referencia en su totalidad. En caso de conflicto, la presente especificación, incluyendo las explicaciones de los términos, lo controlarán. ii) .Abreviaciones Al: Aluminio CL-20: 2, 4, 6, 8, 10, 12-hexanitro-2 , 4, 6, 8, 10, 12-hexaazaisowurtzitano DAAF: diaminoazoxifurazano E N: tetranitrato de eritritol EGDN: dinitrato de etilenglicol FOX-7 : 1 , l-diamino-2 , 2-dinitroeteno GAP: polímero de glicidil-azida HMX: octógeno octrahidro-1, 3, 5, 7-tetranitro- 1, 3, 5, 7-tetrazocina HNS: hexanitroestilbeno HE: explosivo alto HED: alta densidad de energía HFMDPL: Laboratorio Físico de Detonación Móvil de Alta Fidelidad LAX-112: 3, 6-diamino-l , 2,4, 5-tetracina-l, 4-dióxido NG: nitroglicerina NTO: 3-nitro-l, 2, 4-triazol-5-uno NQ: nitroguanidina PETN: tetranitrato de pentaeritritol PP: propulsor (es ) RDX: ciclonita, exógeno, 1 , 3 , 5-trinitro-l , 3 , 5- triasaxicloexano, 1, 3, 5-trinitroexahidro-s-triazina TAGN: nitrato de tiaminoguanidina TNAZ: 1, 3, 3-trinitroacetidina TATB: triaminotrinitrebenceno T T: trinitrotolueno III. Sistemas Ejemplares Se describen sistemas para mejorar la permeabilidad de una formación geológica, tal como en uniones estrechas de una formación geológica. En algunos ejemplos, un sistema para mejorar la permeabilidad incluye por lo menos un sistema de explosivo alto (HE) . Por ejemplo, un sistema HE puede incluir uno o más HE, tal como un HE curable por vaciado. Las características deseables de un sistema HE pueden incluir uno o más de lo siguiente: el sistema HE es ambientalmente benigno; el HE es enclavamiento para manejar, almacenar y utilizar en todas las configuraciones requeridas, y en entornos de perforación de pozo industrializados; el HE tiene una alta densidad de energía y almacenada total (por ejemplo densidad de energía química almacenada total) , tal como por lo menos 8 kJ/cc, por lo menos 10 kJ/cc, o por lo menos 12 kJ/cc; y HE no es altamente ideal. Un HE no ideal se puede definir, por ejemplo, como un HE en el cual 30% a 40% o más de la energía química metaestablemente almacenada se convierte a gases de producto caliente de HE después de frente detonación (frente de choques) en una onda Taylor de deflagración. Detalles adicionales de las composiciones químicas de HE se describen a continuación (ver, por ejemplo, sección VIII) .

Algunos sistemas ejemplares para mejorar la permeabilidad incluyen uno o más sistemas de propulsores (PP), tal como uno o más sistemas PP en el espacio axial a lo largo de la perforación entre los sistemas HE, que pueden agregar más energía utilizable al sistema y/o ayudan a la energía directa de los sistemas HE radialmente en la formación geológica antes que axialmente a lo largo de la perforación, sin frustrar el objetivo de la interacción de onda buscada a través de la separación espacial axial de las cargas. Los sistemas PP pueden presurizar la perforación y/o agregar material no comprensible o de baja compresibilidad en la perforación entre los sistemas HE ayuda a que la energía de alta presión de los sistemas HE viaje axialmente a lo largo de la perforación. Los sistemas PP pueden incrementar o sostener adicionalmente a alta presión en la región anular de la perforación entre la parte exterior de los sistemas HE y las paredes de las perforación. El sostenimiento de la alta presión en la perforación ayuda a soportar la onda que viaja radialmente hacia afuera de energía, provocando que la región de la fractura significativa se extienda radialmente. Como se utiliza en la presente, una perforación es cualquier agujero formado en una formación geológica para el propósito de exploración o extracción de recursos naturales, tales como agua, gas o aceite. El termino perforación se puede utilizar intercambiablemente con perforación de pozo, agujero de perforación, perforación y otros términos similares en esta solicitud.

La presión generada por los productos de combustión del PP confinado en la perforación es un contribuidor a incrementar el viaje radial de las ondas de energía HE. Las características deseables de un sistema PP ejemplar incluyen uno o más de lo siguiente: el sistema PP es ambientalmente benigno; el material es enclavamiento de manejar, almacenar y utilizar en todas las configuraciones requeridas, y en entornos de perforación de pozo industrializados; y el PP se deflagra sin transición en una detonación dentro del contexto del HE especifico de geometría y material separadamente sincronizado. El material activo en un sistema PP puede comprender uno o más de una variedad de materiales, incluyendo: materiales inertes, tales como salmuera, agua y lodo; y materiales energéticos, tal y como explosivo, combustible, y/o materiales químicamente reactivos. Estos materiales pueden ser ambientalmente benignos y enclavamientos para manejar, almacenar y utilizar en configuraciones requeridas y en entornos de perforación industrializados. Se contempla que el material PP pueda ser fluido, semifluido o solido en carácter. Deseablemente, los sistemas PP comprenden o producen un producto que tiene baja comprensibilidad. Los detalles adiciones de propulsores ejemplares se describen a continuación (ver, por ejemplo, sección VIII) .

Las configuraciones especificas de geometría y material optimizadas de temas descritos permiten eventos de detonación múltiples, cuidadosamente sincronizados a lo largo de series HE-PP dentro del entorno de la perforación. Los sistemas descritos optimizan la interacción de múltiples ondas de choque y ondas de rarefacción dentro de la formación circundante, produciendo de esta manera zonas de escombros de 360 grados, que pueden ser por lo menos tres a cuatro veces el radio producido por un radio equivalente de una columna de detonación continua del mismo HE. Además, las capas de material optimizadas entre la pared de la perforación y la superficie radialmente exteriores de la serie HE-PP pueden minimizar la cantidad de energía desperdiciada en el material geológico de trituración/pulverización cerca de la perforación/epicentro, optimizando de esta manera la transición de energía disponible en el material geológico en una manera que maximiza los efectos de formación de escombros útiles y maximiza los canales de flujo a través del material de escombro.

La FIG. 1 muestra una sección transversal de una formación geológica ejemplar 10 que comprende una zona objetivo 12 que comprende un recurso energético, que se coloca por debajo de otra capa geológica, o recubrimiento 14.

Una perforación ejemplar 16 se extiende desde una torre de perforación 18 en la superficie, a través del recubrimiento 14, y en la zona objetivo 12. La perforación 16 se puede formar en varias configuraciones basadas en la forma de las formaciones geológicas, tal como al utilizar técnicas de perforación direccionales conocidas. En el ejemplo ilustrado, en la perforación 16 se extiende de manera general verticalmente desde una torre de perforación 18 a través del recubrimiento 14 y luego se curva y se extiende generalmente de manera horizontal a través de la zona de objetivo 12. En algunas modalidades, la perforación 16 se puede extender a través de 2 o más zonas objetivo 12 y/o a través de dos o más recubrimientos 14. En algunas modalidades, la perforación puede ser generalmente vertical, angulada entre vertical y horizontal, parcialmente curva en una o más porciones, ramificada en 2 o más sub-perforaciones, y/o puede tener otras configuraciones de perforación conocidas. En algunas modalidades, la zona objetivo puede estar en o cerca de la superficie y no cubrirse por un recubrimiento. La zona objetivo 12 se muestra teniendo una orientación horizontal, pero puede tener cualquier forma o configuración.

Como se muestra en la FIG. 2, después de que se forma la perforación 16, una sarta de herramienta explosiva 20 se puede insertar en la perforación. La sarta 20 puede comprender una o más unidades 22 acopladas en serie a través de uno o más conectores 24. Las unidades 22 pueden comprender unidades explosivas, unidades de propulsores, unidades inertes, y/u otras unidades, como se describe en cualquier lugar en la presente. Las unidades 22 y los conectores 24 se pueden acoplar de extremo a extremo en varias combinaciones, junto con otros componentes para formar la sarta alargada 20. La sarta 20 puede comprender además una porción próxima 26 que acopla la sarta a las estructuras superficiales y a las unidades de control, tal como para soportar el peso axial de la sarta, para empujar la sarta hacia abajo de la perforación, y/o para controlar eléctricamente las unidades 22.

Como se muestra en la FIG. 3, uno o más de los conectores 24 pueden comprender conectores flexibles 28 y uno o más de los conectores 24 pueden comprender conectores rígidos 30. Los conectores flexibles 28 pueden permitir que la sarta se doble o curve, como se muestra en la FIG. 3. En el ejemplo de la FIG. 3, cada otro conector es un conector flexible 18 mientras que los otros conectores son conectores rígidos o semi-rígidos 30. En otras sartas 20, el número y arreglo de conectores flexibles y rígidos puede variar. Los conectores flexibles se pueden configurar para permitir que las unidades adyacentes 22 giren fuera del eje de entre sí en cualquier dirección radial, mientras que los conectores rígidos 30 se pueden configurar para mantener las unidades adyacentes 22 en la alineación axial sustancial. El grado de flexibilidad de los conectores flexibles 28 puede tener una magnitud variante. En algunas modalidades, la sarta 20 puede comprender por lo menos un conector flexible, o conector giratorio, y configuradas para atravesar una porción de perforación curva que tiene un radio de curvatura de menor que 500 pies. En casos adicionales de conectores flexibles en intervalos más pequeños separados entre si pueden reducir adicionalmente el radio mínimo de curvatura atravesable por la sarta. Adicionalmente, cada unión a lo largo de la sarta se puede formar con una cantidad dada de juego para permitir la flexión adicional de la sarta. Las uniones se pueden formar utilizando roscas conectadas entre las unidades y conectores de unión y se diseñan para permitir el movimiento fuera del eje a un grado pequeño en cada unión, como se describe adicionalmente, a continuación.

Como se muestra en la FIG. 3, el extremo distante de la sarta 20 puede comprender una nariz-cono 32 u otro objeto para ayudar a que la sarta viaje distantemente a través de la perforación 16 con resistencia mínima. En algunas modalidades, como se muestra en la FIG. 4, el extremo distante de la sarta 20 puede comprender un tractor 34 configurado para extraer activamente la sarta a través de la perforación 16 a través de la interacción con la perforación distante a las unidades 22.

La FIG. 5 muestra una sarta ejemplar 20 completamente insertada en una perforación 16 tal que las unidades 22 han pasado la porción curva de la perforación y se colocan generalmente en alineación axial horizontal dentro de la zona objetivo 12. En esta configuración, la sarta 20 puede estar lista para detonación.

La FIG. 6 muestra una sección transversal de una unidad ejemplar 22 colocada dentro de una perforación 16. La unidad 22 contiene un material 36, que puede comprender un material explosivo de alta energía, un propulsor, salmuera, y/u otros materiales como se describe en la presente. Un material fluido 38, tal como salmuera, puede llenar el espacio entre la superficie exterior de la sarta 20 (representado por la unidad 22 en la FIG. 6) y la pared interior de la perforación 16. El diámetro interior de la unidad 22, DI, el diámetro exterior de la unidad y la sarta 20, D2, y el diámetro de la perforación, D3, pueden variar como se describe en la presente. Por ejemplo, DI puede ser de aproximadamente 16.51 cm (6.5 pulgadas), D2 puede ser de aproximadamente 19.05 cm (7.5 pulgadas), y D3 puede ser de aproximadamente 25.4 cm (10 pulgadas).

Cada unidad 22 puede comprender una unidad HE, una unidad PP, una unidad inerte, u otro tipo de unidad. Dos o más unidades adyacentes 22 pueden formar un sistema, que también puede incluir uno o más de los conectores de unión.

Por ejemplo, la FIG. 7 muestra una sarta ejemplar 20 que comprende una pluralidad de unidades HE 40 y una pluralidad de unidades PP 42. Cada par adyacente de unidades HE 40 y el conector intermedio 24 pueden comprender un sistema HE 44. Cada par adyacente de unidades PP 42 y los tres conectores de unión 24 (el conector intermedio y los dos conectores en los extremos opuestos de las unidades PP) , pueden comprender un sistema PP 46. En otras modalidades, cualquier variedad de unidades 20 de un tipo dado se pueden conectar conjuntamente de un sistema de ese tipo.

Adicionalmente, el número y ubicación de conectores en tal sistema puede variar en diferentes modalidades.

Los conectores 24 pueden acoplar mecánicamente las unidades adyacentes para soportar el peso de la sarta 20. Además, algunos de los conectores 24 pueden comprender acoplamientos eléctricos y/o módulos de control detonadores para controlar la detonación de una o más de las unidades HE o PP adyacentes. Los detalles de los módulos de control detonadores ejemplares se describen a continuación.

En algunas modalidades, uno o más sistemas HE en una sarta pueden comprender un par de unidades HE adyacentes y un conector que comprende un módulo de control detonador configurado para controlar la detonación de ambas de las unidades HE adyacentes del sistema. En algunas modalidades, uno o más sistemas adyacentes HE pueden comprender una unidad HE individual y un conector adyacente que comprende un módulo de control detonador configurado para controlar la detonación de solo esa unidad HE sola.

Cada unidad se puede detonar independientemente. Cada unidad puede comprender uno o más detonadores o iniciadores. El uno o más detonadores se pueden situar en cualquier lugar en la unidad, tal como en uno o ambos extremos axiales de la unidad o intermedio a los extremo axiales. En algunas modalidades, una o más de las unidades, tales como las unidades HE, se pueden configurar para ser detonadas desde un extremo axial de la unidad con un solo detonador en solo un extremo axial de la unidad que se acopla eléctricamente al módulo de control detonador en un conector adyacente .

En algunas unidades, tal como las unidades PP, la unidad se configura para ser detonada o encendida de ambos extremos axiales de la unidad al mismo tiempo, o casi al mismo tiempo. Por ejemplo, una unidad PP puede comprender dos detonadores/deflagradores/iniciadores, uno en cada extremo de la unidad PP. Cada uno de los detonadores de la unidad PP se pueden acoplar eléctricamente a un módulo de control detonador respectivo en el conector adyacente. De esta manera, en algunas modalidades, uno o más sistemas PP en una sarta pueden comprender un par de unidades PP adyacentes y tres conectores adyacentes. Los tres conectores adyacentes pueden comprender un conector intermedio que comprende un módulo de control detonador que se acopla eléctricamente a y controla dos detonadores, uno de cada uno de las dos unidades PP adyacentes. Los dos conectores en cualquier extremo del sistema PP pueden comprender cada uno un módulo de control detonador que se acopla eléctricamente a y controla solo un detonador en ese extremo del sistema PP. En los sistemas PP que tienen tres o más unidades, cada uno de los conectores intermedios pueden comprender módulos de control detonadores que controlan dos detonadores. En los sistemas PP que tienen solo una unidad PP individual, el sistema PP puede comprender dos conectores, uno en cada extremo de la unidad PP. En las modalidades que tienen detonadores intermedios a los dos extremos axiales de la unidad, el detonador se puede acoplar a un módulo de control de detonación acoplado a cualquier extremo axial de la unidad, con alambres que pasan a través del material y tapas terminales para alcanzar el módulo de control de detonación.

Las FIGS. 8A-8G muestran varias sartas ejemplares 20 arregladas en diferentes maneras, con los detonadores de la unidad HE etiquetados como De y los detonadores de la unidad PP etiquetados como DP. La FIG. 8A muestra una porción de una sarta similar a aquella mostrada en la FIG. 7 que comprende pares alternantes de los sistemas HE 44 y los sistemas PP 46. La FIG. 8B muestra una porción de una sarta que tiene los sistemas HE 44 y los sistemas PP asi como unidades inertes 48 colocadas entre los mismos. Cualquier número de unidades inerte 48 se puede utilizar a lo largo de la sarta 20 para colocar las unidades HE y las unidades PP en las posiciones deseadas relativas con las formaciones geológicas dadas. En lugar de las unidades inertes 48 (por ejemplo, que contienen agua, salmuera o lodo) , o además de las unidades inertes 48, las unidades colocadas entre las unidades HE y/o las unidades las unidades PP en una sarta pueden comprender unidades que contienen explosivos no de alta energía (por ejemplo, explosivos líquidos) . Cualquier combinación de unidades inertes y unidades no de energía alta se pueden incluir en una sarta en las posiciones entre las unidades HE y/o las unidades PP, o en los extremos próximos y distantes de una sarta.

La FIG. 8C muestra una porción de una sarta 20 que comprende una pluralidad de sistemas HE de una unidad que se alternan con los sistemas PP de una unidad 52. En este arreglo, cada conector se acopla a un extremo de una unidad HE y un extremo de una unidad PP. Algunos de estos conectores comprenden un módulo de control de detonación configurado para controlar solo un detonador PP, mientras que otros de estos conectores comprenden un módulo de control de detonación configurado para controlar un detonador PP y también para controlar un detonador HE. La FIG. 8D muestra un sistema PP de una unidad ejemplar 52 que comprende un conector en cualquier extremo. La FIG. 8E muestra un sistema HE de una unidad ejemplar 50 que comprende un solo conector en un extremo. Los sistemas de una unidad 50, 52, los sistemas de doble unidad 44, 46, y/o otras unidades inertes 48 se pueden combinar en cualquier arreglo en una sarta 20. En algunas modalidades, uno o más de los conectores no comprenden un módulo de control de detonación.

La FIG. 8F muestra una sarta de varios sistemas de una unidad HE adyacente 50, cada uno arreglado con el detonador en el mismo extremo de sistema. En este arreglo, cada conector controla el detonador a su izquierda. La FIG. 8G muestra una sarta de sistemas HE de doble unidad 44 conectados directamente juntos. En este arreglo, cada sistema HE de unidad doble 44 se acopla directamente al siguiente sistema HE de unidad doble sin ninguno de los conectores intermedios. Al respecto, algunos de los conectores en una sarta se pueden eliminar. Los conectores también se pueden remover o ser innecesarios cuando las unidades inertes 48 se incluyen en la sarta.

En algunas modalidades, para mejorar la permeabilidad incluye uno o más sistemas HE, tal como uno a doce o más sistemas HE y uno o más sistemas PP, tal como uno a doce o más sistemas PP, que se arreglan en un muelle/columna a lo largo de una sarta 20. En algunos ejemplos, cada sistema HE se separa de otro sistema por uno o más sistemas PP, tal como uno a ocho o más PP. En algunas modalidades, la sarta 20 puede comprender un muelle/columna generalmente cilindrico de aproximadamente 6.096 mts (20 pies) a aproximadamente 15.24 mts (50 pies) en longitud, tal como de aproximadamente 9.144 mts (30 pies) a aproximadamente 15.24 mts (50 pies) . En algunos ejemplos, cada sistema HE y cada sistema PP es de aproximadamente 0.6096 mts (2 pies) a aproximadamente 3.6576 mts (12 pies) en longitud, tal como aproximadamente 0.9144 mts (3 pies) a aproximadamente 3.048 mts (10 pies) en longitud.

Cada una de las unidades 20 puede comprender un entubado, tal como un entubado generalmente cilindrico 22 como se muestra en la sección transversal en la FIG. 6. En algunos ejemplos, el entubado se diseña para contener el HE, PP, o material inerte. El entubado también puede separar el material contenido del fluido 38 que llena la perforación 16 fuera del entubado. En algunos ejemplos, el entubado circunda completamente el material contenido para separarlo completamente del fluido que llena la perforación. En algunos ejemplos, el entubado solo circunda parcialmente el material contenido mediante lo cual solo lo separa parcialmente del material que llena la perforación.

En algunas modalidades, las unidades PP se pueden encender antes de las unidades HE. Esto puede provocar que el producto encendido PP (por ejemplo, un gas y/o liquido) se expanda rápidamente y llene cualquiera de las regiones de la perforación fuera de las unidades HE, incluyendo las regiones de la perforación no llenadas con otro fluido. El producto PP que se expande rápidamente puede hacer adicionalmente que otros fluidos en la perforación se alejen en grietas más pequeñas y más distantes y espacios entre los materiales sólidos de la zona objetivo antes de que las unidades HE se detonen. El llenado de la perforación con el producto PP y/u otro fluido antes de la perforación de las unidades HE de esta manera pueden mitigar la trituración de la roca directamente adyacente a la perforación provocada por la explosión HE debido a que el fluido entre las unidades HE y las paredes de la perforación actúa para transferir la energía de la explosión radialmente además lejos de la línea central de la perforación sin ser tan violento como un choque a las paredes de la perforación inmediatamente adyacentes. Para evitar la trituración del material de la pared de la perforación es deseable reducir la producción de arena y otros particulados finos, que pueden taponar las rutas de permeabilidad y por lo tanto son contraproducentes para liberar los recursos energéticos de las regiones de la zona objetivo distante de la perforación. Por otra parte, la reducción de la trituración cercana a la perforación y la pulverización reduce la pérdida de energía en estos procesos, permitiendo que más energía fluya radialmente hacia afuera con la onda de choque y contribuya la fractura en una región extendida .

Las dimensiones (tamaño y forma) y el arreglo de las unidades HE y PP y los conectores pueden variar de acuerdo con el tipo de formación geológica, tamaño de la perforación, zona de formación de escombros deseada, y otros factores relacionados con el uso propuesto. En algunos ejemplos el entubado (s) 22 puede ser de aproximadamente 0.64 cm { pulgadas) a aproximadamente 2 pulgadas de grueso, tal como 0.64, 1.27, 1.91, 2.54, 3.18, 3.81, 5.08 cm (¾, ½, ¾, 1, IH, 1½, 1¾, y 2 pulgadas) de grueso. En algunos ejemplos, el material entre el entubado 22 y la pared de la perforación 16 puede ser de aproximadamente 0 pulgadas a aproximadamente 15.24 cm (6 pulgadas) de grueso. Los entubados 22 pueden hacer contacto con las paredes de la perforación en algunas ubicaciones, mientras que dejan un espacio más grande en el lado opuesto del entubado del contacto con la perforación. El espesor del material en la perforación entre los entubados y la pared de perforación por lo tanto pueden variar considerablemente a lo largo de la longitud axial de la sarta 20. En algunos ejemplos, el HE (tal como un HE no ideal) es de aproximadamente 10.16 cm (4 pulgadas) a aproximadamente 30.48 cm (12 pulgadas) en diámetro, dentro de un entubado 22. Por ejemplo, un sistema descrito incluye un diámetro de 16.51 cm (6½ pulgadas) de HE, un tubo de metal de 1.27 cm (½ pulgadas) (tal como entubado de aluminio) y un espesor promedio de 10.64 cm ( pulgadas) de material entre el entubado y la pared de la perforación (tal como una salmuera de 10.64 cm {¾ pulgadas) de espesor y/o capa PP) para el uso en una perforación de 25.4 cm (10 pulgadas) . Tal sistema se puede utilizar para generar una zona de formación de escombros a un radio de una mejora de por lo menos tres veces sobre una carga continua de producción igual, tal como una mejora de seis veces. Por ejemplo, las cargas explosivas se pueden detonar y/o la combustión de cada carga de propulsor iniciada para fracturar la sección de la formación geológica subterránea en una primera zona de fractura adyacente a y que circunda la sección de la perforación y que se extiende en la formación geológica subterránea a una primera profundidad de penetración lejos de la sección de la perforación y las segundas zonas de fractura plurales separadas entre y que se extienden en la formación geológica subterránea a una segunda profundidad de penetración lejos de la sección de la perforación mayor que la primera profundidad de penetración, en donde las segundas zonas de fractura están en la forma de zonas de fractura similares a disco separados respectivos que se extienden radialmente hacia afuera desde la perforación y/la segunda profundidad de la penetración promedia por lo menos tres veces, tal como por lo menos seis veces, promedia la primera profundidad de penetración. En algunos ejemplos, un sistema descrito incluye un diámetro de 9 ½ pulgadas de diámetro de HE (tal como un HE no ideal), un entubado de metal de 0.64 cm { pulgadas) (tal como entubado de aluminio) y un espesor promedio de 2.54 cm (1 pulgada) de material entre el entubado y la pared de la perforación (tal como una salmuera de 2.54 cm (1 pulgada) de espesor y/o capa de PP) para el uso en una perforación de 30.48 cm (12 pulgadas) . Se contempla que las dimensiones del sistema pueden variar dependiendo del tamaño de la perforación.

En algunas modalidades, el sistema para mejorar la permeabilidad incluye además mecanismos de acoplamiento ranurados y diseñados entre las unidades HE y PP y los conectores. Tales mecanismos de acoplamiento pueden incluir mecanismos de acoplamiento mecánicos, mecanismos de acoplamiento eléctricos de alto voltaje, mecanismos de acoplamiento de comunicaciones, sistemas de detonadores o inicio de alto voltaje (planos), y/o sistemas de monitoreo. En algunos ejemplos, la detonación de alta precisión independientemente sincronizada y planos de inicio para cada sección HE y PP, respectivamente, se pueden incluir. Tales planes pueden incluir lógica programable a la medida para llevar a cabo las tareas especificas al sistema operado por el plano, incluyendo componentes de seguridad y de aseguramiento, cada plano puede incluir mecanismos de acoplamiento cuidadosamente ranurados para el acoplamiento mecánico, incluyendo detonadores/iniciadores de acoplamiento en el HE/PP, acoplamiento de alto voltaje, y acoplamiento de comunicaciones .

En algunos ejemplos, los diseños de la sección HE y PP curados por vaciado, incluyen sistemas de alto voltaje, sistemas de comunicación, sistemas de detonadores o de inicio, y sistemas de monitoreo, son tales que se pueden fabricar, tal como en HE Production Service Provider Company, y almacenar con seguridad y/o enviar "justo en el momento" a un sitio de detonación particular para el ensamblaje rápido en las columnas HE-PP resistentes, prueba y monitoreo, y desarrollo en una perforación. Las formulaciones especificas utilizadas, y las configuraciones geométricas y materiales en las cuales los sistemas HE y PP se despliegan, puede ser importante para producir efectos de formación de escombros deseados in situ dentro de cada formación geológica particular. En algunos ejemplos, estas configuraciones geométricas y materiales optimizadas se pueden producir a través de capacidades de simulación numéricas específicamente calibradas que pueden incluir muchas implementaciones de modelos en el código comercial ABAQUS. En ejemplos adicionales, cualquiera de los sistemas descritos se pueden desarrollar/actualizar mediante el uso de un Laboratorio de Física de Detonación Móvil de Alta Fidelidad (HFMDPL) , como se describe con detalle en la presente (ver, por ejemplo, Sección IX) .

IV. Unidades y Sistemas de Explosivo Alto y Propulsores Ejemplares La FIG. 9 muestra una unidad ejemplar 100, que puede comprender una unidad HE, una unidad PP, o una unidad inerte. La unidad 100 comprende un entubado tubular, generalmente cilindrico 102 que tiene por lo menos una cámara interior para contener un material 150, tal como material HE, material PP, salmuera u otro material- La unidad 100 comprende una primera porción de extremo axial 104 y una segunda porción de extremo axial opuesta 106. Cada porción de extremo axial 104, 106 se configura para ser acoplada a un conector, a otra HE, PP o unidad inerte, u otras porciones de una sarta de inserción de perforación. El entubado 102 puede comprender no o más metales, aleaciones de metal, cerámicas, y/u otros materiales o combinaciones de los mismos. En algunas modalidades, el entubado 102 comprende aluminio o una aleación de aluminio.

Las porciones de extremo axiales 104, 106pueden comprender mecanismos de acoplamiento mecánicos para soportar el peso de las unidades a lo largo de la sarta. Los mecanismos de acoplamiento mecánicos pueden comprender porciones roscadas externas 108, 110, porciones de unión de placa 112, 114, y/o cualquiera de otros mecanismos de acoplamiento adecuados. Por ejemplo, las FIGS . 14A^14D muestra mecanismos de acoplamiento mecánicos adecuados representativos. Las porciones de extremo axiales 104, 106 pueden comprender además acoplamientos eléctricos, tales como uno o más alambres 116, que acoplan eléctricamente la unidad a los conectores adyacentes, otras unidades en la sarta, y/o sistemas de control fuera de la perforación. Los alambras 116 pueden pasar axialmente a través de la longitud de la unidad 100 y extenderse desde cualquier lado para acoplamiento a los componentes adyacentes.

Como se muestra con detalle en la FIG. 10, la unidad 100 puede comprender además una primera tapa terminal 118 acoplada a la porción de extremo axial 106 del entubado 102 y/o una segunda tapa terminal 120 acoplada a la porción de extremo axial opuestas 108 del entubado 102. Las tapas terminales 118, 120 pueden comprender un cuerpo anular que tiene una porción de perímetro que es o se puede acoplar al extremo axial del entubado 102. Las tapas terminales 118, 120 se pueden fijar al entubado 102, tal como puede ser soldadura, adhesivo, sujetadores, roscados u otros medios. Las tapas terminales 118, 120 pueden comprender cualquier material, tal como uno o más metales, aleaciones de metal, cerámicas, materiales poliméricos, etc. En modalidades con las tapas terminales soldadas al entubado, se pueden utilizar soldaduras de penetración total a fin de prevenir espacios delgados de metal a metal en los cuales los cuales la migración de los componentes químicos podrían ser sensibles a la ignición no deseada. En modalidades que tienen tapas terminales poliméricas, los espacios de contacto delgados pueden existir entre las tapas y el entubado con menos o nada de riesgo de inicio indeseado. Las tapas terminales poliméricas se pueden asegurar al entubado a través de roscado y/o un anillo de retención polimérico. Adicionalmente, un miembro de sellado, tal como una junta tórica, se puede colocar entre la tapa terminal y el entubado para evitar la fuga o que el material 150 salga de la unidad. En otras modalidades, las tapas terminales metálicas se pueden utilizar con material polimérico anular colocado entre las tapas terminales y el entubado para prevenir espacios de metal a metal.

El diámetro exterior de las unidades ay/o conectores se puede cubrir parcialmente con o tratar con una capa reductora de fricción y/o tratamiento superficial. Esta capa de tratamiento o tratamiento puede comprender por lo menos uno de lo siguiente: lubricantes sólidos, tal como grafito, materiales que contienen PTFE, MoS2, o WS2; lubricantes líquidos, tal como petróleo o análogos sintéticos, grasa; o lubricantes basados acuosos. Los tratamientos superficiales pueden incluir capas de material unidas, tal como WS2 (nombre comercial DicroniteMR) ; MoS2, metales que tienen alta lubricidad, tal como estaño (Sn) , recubrimientos de polímero que muestran alta lubricidad tales como fluoropolímeros, polietileno, PBT, etc.; recubrimiento físicamente depositado, electroenchapado, pintura, y recubrimiento en polvo; u otros materiales.

Los alambres 116 (tal como para controlar, accionar y activar la detonación del material energético) pasan a través de o por lo menos hasta cada unidad 100. Cualquier número de cable 116 se puede incluir, tal como uno, dos, cuatro, o más. Por lo menos algunos de los alambres 116 pueden pasar a través de por lo menos una de las tapas terminales 118, 120 en los extremos de cada unidad, como se muestra en la FIG. 10. La penetración en las tapas terminales y la penetración de los alambres 116 puede ser libre de espacios de metal a metal delgados en los cuales la migración de los componentes químicos podrían ser más sensibles a la ignición no deseada.

En algunas modalidades, las tapas terminales 118, 120 pueden comprender uno o más casquillos de penetración 122 diseñados para evitar la ignición no deseada al eliminar o al reducir los espacios de metal a metal delgados y prevenir la fuga del material 150 fuera de la unidad 100. Los casquillos de penetración 122 se pueden configurar para proporcionar espacios delgados entre los agujeros de penetración superficiales poliméricos y de metal. La conformidad de los espacios delgados de polímero a metal o polímero a polímero pueden evitar la compresión y fricción suficientes para que los componentes químicos sensibles se enciendan.

Como se muestra con más detalles en la FIG. 11, cada casquillo de penetración 122 puede recibir un alambre 116 con una chaqueta de polímero 124 que pasa a través de un agujero 126 en la tapa terminal 118, 120. El alambre 116 se puede sellar con un sello flexible, tal como una junta tórica 128. El sello se comprime en su lugar por un sujetador polimérico 130, que se asegura a la tapa terminal, tal como a través de roscas, y se aprieta para comprimir el sello. El sujetador 130 puede comprender un agujero a través de su eje a través del cual el alambre 116 pasa.

En otras modalidades, un casquillo de penetración puede estar comprendido de un agujero roscado con un reborde, un tornillo de casquillo con un agujero pasante coaxial, el tornillo que tiene un reborde que comprime un sello (tal como una junta tórica) a fin de sellar el cable a través de él. El cable coaxial puede permitir que dos conductores sean pasados a través de cada casquillo de sello con un sello eficaz entre el interior de la unidad y el exterior de la unidad.

La unidad 100 puede comprender además por lo menos un soporte de detonador 140 y por lo menos un detonador 142 y por lo menos un extremo axial de la unidad, como se muestra en la FIG. 10. El termino detonador incluye cualquier dispositivo utilizado para detonar o encender el material 150 dentro de la unidad, o iniciar o provocar que el material 150 detone o se encienda o explote, o para iniciar o provocar una reacción química o expansión del material 150. En una unidad llenada con HE, la unidad puede comprender un solo detonador 142 en un extremo de la unidad, tal como la porción de extremo 106, sin un segundo detonador en el extremo opuesto de la unidad. En una unidad llenada con PP, la unidad puede comprender un detonador 142 en ambas porciones de extremo axial de la unidad, cada una que es generalmente similar en estructura y función.

El soporte de detonador 140, como se muestra en la FIG. 10, para ya se una unidad HE o una unidad PP, puede comprender una estructura en forma de taza colocada dentro de una abertura central en la tapa terminal 118. El soporte 140 se puede asegurar a y sellar a la tapa terminal 118, tal como a través de las roscas 144 y una junta tórica 146. El soporte 140 se extiende axialmente a través de la tapa terminal 118 en la cámara dentro del entubado 102 tal que el soporte 140 puede estar en contacto con el material 150. El soporte 140 puede comprender una abertura central 148 en una ubicación empotrada dentro del entubado y el detonador 140 se puede asegurar dentro de la abertura 148. Un extremo interno 152 del detonador se puede mantener en contacto con el material 150 con un mecanismo de empuje de contacto para asegurar que el detonador no pierda el contacto directo con el material 150 y asegure la ignición confiable del material 150, El mecanismo de empuje puede comprender un elemento de muelle, adhesivo, sujetador, u otro mecanismo adecuado.

El detonador 142 puede comprender además una porción de contacto eléctrico 154 colocada dentro del hueco del soporte 140. La porción de contacto eléctrica 154 se puede colocar para que no se extienda axialmente más allá de la extensión axial del borde del soporte 140 para evitar o reducir el contacto no intencionado con el detonador 142. La porción de contacto eléctrico 154 se puede acoplar eléctricamente a un módulo de control de detonación en un conector adyacente a través de alambres.

En algunas modalidades, una unidad puede comprender roscas hacia la derecha en una porción de extremo axial del entubado y roscas hacia la izquierda en la otra porción de extremo axial del entubado. Como se muestra en la Fig. 12, los extremos opuestamente roscados de cada unidad pueden facilitar el acoplamiento de dos unidades junto con un conector intermedio. En el ejemplo mostrado en las FIGS. 12-14A, un sistema 200 se puede formar al acoplar una primera unidad ejemplar 202 y una segunda ejemplar 204 junto con un conector ejemplar 206. Las FIGS. 13 y 14A muestran vistas de sección transversal tomadas a lo largo de un eje longitudinal del sistema 200 en un estado ensamblado. La primera y segunda unidades 202, 204 pueden ser idénticas a o similares a la unidad ilustrada 100 mostrada en las FIGS. 9-11, o pueden comprender variaciones alternativas de unidades. Por ejemplo, las unidades 202, 204 puede comprender las unidades HE que son similares o idénticas, pero orientadas en direcciones axiales opuestas tal que sus detonadores solos ambos están enfrentando el conector 206.

El conector 206 puede comprender un cuerpo exterior tubular 208 que tiene primeras roscas internas 210 en un extremo y segundas roscas internas en el segundo extremo opuesto, como se muestra en la FIG. 12. El acoplamiento mecánico de las unidades 202, 204, y el conector 206 se puede lograr al hacer girar el conector 206 relativo a las unidades 202, 204 {tal como con las unidades 202, 204 estacionarias), tal que las roscas internas 210, 212 se roscas sobre las roscas externas 214, 216 de las unidades 202, 204, respectivamente. La rotación del conector 206 puede actuar como un tensor para extraer las unidades adyacentes 202, 204. Las roscas 210, 212, 214, 216 pueden comprender roscas contrafuerte para resistencia axial.

Después de que el par adyacente de unidades 202, 204 se retiran juntas, las placas de bloqueo 218, 220 se pueden unir a cada porción de extremo de la unidad y las ranuras de acoplamiento 222, 224, respectivamente en cada extremo del cuerpo exterior conector 208 para evitar el desatornillado no intencional de la unión. Las placas de bloqueo 218, 220 se unen a cada unidad por medios de sujeción (por ejemplo, tornillos 240, 242 y agujeros de tornillo 244, 246 en el entubado unitario) . El medio de sujeción no pasa preferiblemente a través de la pared del entubado para evitar permitir que el material contenido 150 escape y de esta manera el sistema permanece sellado. Las placas de bloqueo 218, 220 evitan que el conector 206 se desatornille de las unidades 202, 204 para asegurar que el ensamblaje permanezca intacto.

Los acoplamientos roscados descritos entre las unidades y los conectores pueden proporcionar limitación axial de las secciones de una sarta de herramienta entre si, y también pueden proporcionar conformidad en el dobles fuera del eje debido a los espacios de la rosca. Esto puede permitir que la sarta de herramientas se doble ligeramente fuera del eje en cada unión roscada tal que se puede insertar en una perforación que tiene un contorno no recto. Una ventaja de la configuración de placa de bloqueo descrita es eliminar la necesidad para apretar las roscas de acoplamiento a un apriete especificado durante el ensamblaje en el campo. En la práctica, los rebordes conectores (226, 228 en la FIG. 12) no necesitan ser apretados para colindar intimamente con los rebordes unitarios (230, 232 en la FIG. 12) axialmente, pero alguna cantidad de espacio se puede dejar entre los rebordes conectores y unitarios para asegurar que el torque no esté proporcionando ninguna, o solamente mínima, pretensión axial en el sistema. Este espacio pequeño también puede mejorar la conformidad del doblez fuera del eje de la sarta de herramientas en conjunción con los espacios de rosca .

El conector 206 puede comprender además un módulo de control de detonación 260 contenidos dentro del cuerpo exterior 208. El módulo de control de detonación 260 se puede configurar para poder girar libremente relativo con el cuerpo exterior 208 alrededor del eje central del conector, tal como a través de cojinetes rotacionales entre el cuerpo exterior y el módulo de control de detonación. El módulo de control de detonación 260 puede comprender una porción estructural 262 a la cual las porciones eléctricas 264 se montan. Las porciones eléctricas 264 del módulo de control de detonación 260 se describe con más detalle a continuación.

Durante en ensamblaje del conector 260 las unidades 202, 204, el módulo de control de detonación 206 se puede mantener estacionario relativo con las unidades 202, 204 mientras que el cuerpo exterior 208 se hace girar para llevar a cabo el acoplamiento mecánico. Para mantener el módulo de control de detonación 260 estacionario relativo con las unidades 202, 204, una o ambas de las unidades pueden comprender una o más proyecciones, tales como pernos 266 (ver FIG. 13) , que se proyectan axialmente lejos de la unidad respectiva, tal como de las tapas terminales, y en una abertura o aberturas de recepción 268 en la porción estructural 262 del módulo de control de detonación 260. El perno (s) 266 puede mantener el módulo de control de detonación 260 estacionario o relativo con las unidades 202, 204 tal que las conexiones eléctricas entre las mismas no se retuercen y/o dañan. En algunas modalidades, solo una de las unidades 202, 204 comprende una proyección axial acoplada a la porción estructural 262 del módulo de control de detonación 260 para mantenerse estacionario relativo a las unidades conforme el entubado exterior se hace girar.

Las unidades 202, 204 pueden comprender una estructura similar aquella descrita en relación con la unidad ejemplar 100 mostrada en las FIGS. 9-11. Como se muestra en las FIGS. 13 y 14A, la unidad 202 comprende alambres eléctricos 270 que se extienden a través del material 250 en la unidad y a través de los casquillos 272 en una capa terminal 274. La unidad 202 comprende además un soporte de detonador 276 que se extiende a través de la tapa terminal 272 y el detonador 278 que se extiende a través del soporte 276. La unidad 204 también comprende características similares. Las conexiones eléctricas 280 del detonador y 282 de los alambres 270 se pueden acoplar eléctricamente al módulo de control de detonación 260, como se describe a continuación, antes de roscar el conector a las dos 202, 204.

Las FIGS. 14B-14D muestran vistas de sección transversal de mecanismos de acoplamiento mecánico alternativos para unir las unidades a los conectores. En cada una de las FIGS. 14B-14D, algunas porciones de los dispositivos se omiten. Por ejemplo, el módulo de control de detonación, detonador, alambrado, y materiales de relleno no se muestran. El soporte del detonador y/o o las tapas terminales de las unidades también se pueden omitir de estas figuras.

La FIG. 14B muestra un ensamblaje ejemplar 300 que comprende una unidad 302 (tal como una unidad HE o PP) y un conector 304. La unidad 302 comprende un entubado y/o una tapa terminal que incluye una porción radialmente rebajada 306 y una porción de extremo axial 308. El conector 304 comprende una extensión axial 310 colocada alrededor de la porción radialmente rebajada 306 y una pestaña interior 312 colocada adyacente a la porción de extremo axial 308. Uno o más sujetadores 314 (por ejemplo, tornillos) se insertan a través del conector 304 en una ángulo entre axial y radial. Los sujetadores 314 se pueden avellanar en el conector para conservar una superficie radial exterior lisa del ensamblaje. Los sujetadores 314 se pueden extender a través de la pestaña interior 312 del conector y a través de la porción de extremo axial 308 de la unidad, como se muestra, para asegurar mecánicamente a la unidad y el conector juntos. Un miembro de sellado 316, tal como una junta tórica, se puede colocar entre la pestaña interior 312 y la porción de extremo axial 308, o en cualquier lugar en la unión del conector-unida, para sellar la unión y evitar que el material contenido dentro del ensamblaje escape y evitar que el material entre al ensamblaje.

La FIG. 14C muestra otro ensamblaje ejemplar 320 que comprende una unidad 322 (tal como una unidad HE o PP) , un conector 324, y una o más placas de bloqueo 326. La unidad 322 comprende un entubado y/o una tapa terminal que incluye una porción radialmente rebajada 328 y una porción de extremo axial 330. El conector 324 comprende una extensión axial 332 colocada adyacente a la porción radialmente rebajada 328 y un pestaña interior 334 colocada adyacente a la porción del extremo axial 330. Un miembro de sellado 336, tal como una junta tórica, se puede colocar entre la pestaña interior 334 y la porción de extremo axial 330, o en cualquier lugar en la unión de conector-unidad, para sellar la unión y evitar que el material contenido dentro del ensamblaje escape y evitar que el material entre al ensamblaje. La placa (s) de bloqueo 326 comprende una primera saliente 338 que se extiende radialmente hacia adentro en una ranura en la unidad 322, y una segunda saliente 340 que se extiende radialmente hacia adentro en una ranura en el conector 324. La primera y segunda salientes 338, 340 evitan que la unidad 322 y el conector 324 se separen axialmente entre si, fijándolo con untamente. La placa (s) 326 se puede asegura radialmente al ensamblaje con uno o más sujetadores 342, tal como tornillos, que se extienden radialmente a través de la placa 326 y en el conector 324 (como se muestra) o en la unidad 322.

La FIG. 14D muestra todavía otro ensamblaje ejemplar 350 que comprende una unidad 352 (tal como una unidad HE o PP) , un conector 354, u una o más placas de bloqueo 356. La unidad 352 comprende un entubado y/o tapa terminal que incluye una porción radialmente rebajada 358 y una porción de extremo axial 360. El conector 354 comprende una extensión axial 362 colocada adyacente a la porción radialmente rebajada 358 y una pestaña interior 364 colocada adyacente a la porción de extremo axial 360. Un miembro del sellado 366, tal como una junta tórica, se puede colocar entre la pestaña interior 364 y la porción de extremo axial 360, o en cualquier lugar en la unión del conector-unidad, para sellar la unión y evitar que el material contenido dentro del ensamblaje escape y evitar que el material entre al ensamblaje. La placa (s) de bloqueo 356 comprende una primera saliente 368 que se extiende radialmente hacia adentro en una ranura en la unidad 352, y una segunda saliente 370 que se extiende radialmente hacia adentro en una ranura en el conector 354. La primera y segunda salientes 368, 370 evitan que la unidad 352 y el conector 354 se separen axialmente entre si, fijándolos conjuntamente. La placa (s) 376 se puede asegura radialmente al ensamblaje con una o más bandas o anillos resilientes 372, tales como una banda elastomérica, que se extiende circunferencialmente alrededor del ensamblaje 350 para mantener la placa (s) al conector 354 y a la unidad 352. La banda (s) 372 se puede colocar en una ranura anular para mantener una superficie exterior al ras del ensamblaje 350.

Los ensamblajes mostrados en las FIGS. 14A-14D son solo ejemplos de los muchos acoplamientos mecánicos posibles diferentes que se pueden utilizar en los sistemas de ensamblajes descritos en la presente. Puede ser deseable que los acoplamientos mecánicos permitan algún grado de giro fuera del eje entre la unidad y el conector para adaptarse a la perforación no recta, y/o que el acoplamiento mecánico imparta una pre-tensión mínima o no axial en la sarta, mientras que proporciona resistencia axial suficiente para mantener la sarta axialmente junta bajo su propio peso cuando está en una perforación y cuando las fuerzas axiales adicionales impartidas en la sarta debido a la fricción, etc.

Las unidades y sistemas PP puede estar estructuralmente similares a las unidades y sistemas HE, y ambos se pueden describir en algunas modalidades por estructuras ejemplares mostradas en las FIGS. 9-14. Sin embargo, mientras que las unidades HE pueden comprender solamente un solo detonador, en algunas unidades PP y sistemas PP , la unidad PP puede comprender dos detonadores/sistemas de ignición, uno colocado en cada extremo de la unidad. Los sistemas de ignición PP se pueden configurar para encender simultáneamente el material PP de ambos extremos de la unidad. Los dos sistemas de ignición PP opuestos pueden comprender, por ejemplo, sistemas de ignición de chorro de cerámica. Los sistemas de ignición PP puede encender rápidamente el material PP a lo largo de la longitud axial de la unidad PP para ayudar a encender el material PP en una manera instantánea, antes que tener un extremo del encendido de la unidad luego esperar para la reacción para que viaje a la longitud de la unidad PP al extremo opuesto. La ignición rápida del material PP puede ser deseable tal que el material del producto de ignición PP puede expandirse rápidamente y llenar la perforación antes de la ignición del material HE.

V . Módulo de Control de Detonación Ej emplar y Sistemas Eléctricos La FIG. 15 un diagrama de bloques que ilustra un módulo de control de detonación ejemplar 700. El módulo de control de detonación 700 se activa por señal de entrada de accionamiento 701 y envía un pulso de energía 702 que acciona un detonador. En algunas modalidades, el pulso de energía exterior 702 acciona una pluralidad de detonadores. La señal de entrada de accionamiento 701 puede ser una señal de activación común que se proporciona a una pluralidad de módulos de control de detonación para accionar una pluralidad de detonadores sustancialmente de manera simultánea. Los detonadores pueden detonar explosivos, propulsores, u otras sustancias .

El módulo de control de detonación 700 incluye un módulo de sincronización 703. El módulo de sincronización 703 proporciona una señal en un tiempo controlado que activa diodo productor de luz 704. El diodo productor de luz 704, que en algunas modalidades es un diodo láser, ilumina el diodo ópticamente accionado 705 en el módulo de diodo ópticamente accionado 706, provocando que el diodo ópticamente accionado 705 se accione. En algunas modalidades, el diodo ópticamente accionado 705 entra en un modo de rompimiento de avalancha cuando se activa, permitiendo que fluyan grandes cantidades de corriente. Cuando el diodo ópticamente accionado 705 se activa, el capacitor de alto voltaje 707 en el módulo de alto voltaje 708 libera la energía almacenada en la forma de pulso de energía de salida 702. En algunas modalidades, se utiliza una pluralidad de capacitores de alto voltaje para almacenar la energía necesaria para el pulso de energía de salida 702.

La FIG. 16A ilustra un módulo de control de detonación ejemplar 709. El módulo de control de detonación 709 incluye un módulo de sincronización 710, módulo de diodo ópticamente accionado 711, y un módulo de alto voltaje 712. Los conectores 713 y 714 conectan el módulo de sincronización 710 con varias señales de entrada tales como voltajes de entrada, señales de entrada de accionamiento, a tierra, y otros. Un circuito de sincronización 715 incluye una variedad de componentes de circuitos 716. Los componentes de circuitos ejemplares incluyen resistores, capacitores, transistores, circuitos integrados (tales como un cronometro 555 o 556) , y diodos .

El módulo de sincronización 710 también incluye un diodo productor de luz 717. El circuito de sincronización 715 controla la activación del diodo productor de luz 717. En algunas modalidades, el diodo productor de luz 717 es un diodo láser. El diodo productor de luz 717 se coloca para iluminar y activar el diodo ópticamente accionado 718 en el módulo de diodo ópticamente accionado 711. El diodo ópticamente accionado 718 se acopla entre un capacitor de alto voltajes 719 y un detonador (no mostrado) .

Como se muestra en la FIG. 16A, el módulo de sincronización 710 se conecta mecánicamente al módulo de alto voltaje 712 a través de los conectores 720 y 721. El módulo de diodo óptico 711 se conecta tanto mecánica como eléctricamente al módulo de alto voltaje 712 a través de los conectores 722 y a través de los conectores mecánicamente conectados 723.

La FIG. 16B ilustra el módulo de diodo ópticamente accionado 711. Cuando el diodo ópticamente accionado 718 se activa, una ruta conductiva se forma entre el elemento conductor 724 y el elemento conductor 725. La ruta conductiva conecta el capacitor de alto voltaje 719 con un conector (mostrado en al FIG. 17) a un detonador (no mostrado) a través de los conectores eléctricos 722.

FIG. 16C ilustra el módulo de alto voltaje 712. Los conectores 726 y 727 conectan el capacitor de alto voltaje 719 a los detonadores, "Det A" y "Det B." En algunas modalidades, cada uno de los conectores 726 y 727 conectan el capacitor de alto voltaje 719 a los dos detonadores (un total de cuatro) . En otras, modalidades, el módulo de control de detonación 709 controla un solo detonador. En aun otras modalidades, el módulo de control de detonación 709 controla tres o más detonadores. El capacitor de alto voltaje 719 proporciona un pulso de energía de salida a por lo menos un detonador (no mostrado) a través de los conectores 726 727. Los conectores 728 y 729 proporcionan un suministro de alto voltaje y a tierra de alto voltaje utilizado para cargar el capacitor de alto voltaje 719. El módulo de alto voltaje 712 también incluye un resistor regulador 730 y un diodo pasivo 731 que juntos permiten que la carga se drene con seguridad del capacitor de alto voltaje 719 si el suministro de alto voltaje y la tierra de alto voltaje se desconectan de los conectores 728 y/o 729.

La FIG. 17 es una vista esquemática que detalla un circuito de módulo de control de detonación ejemplar 732 que implementa un módulo de control de detonación tal como el módulo de control de detonación 709 mostrado en las FIGS. 16A-16C. El circuito de módulo de control de detonación 732 incluye un circuito de sincronización 733, un diodo ópt8icamente activado 734, y un circuito de alto voltaje 735. El circuito de sincronización 733 incluye un transistor 736. La señal de entrada de activación 737 se acopla a la puerta del transistor 736 a través del divisor de voltaje 738. En la FIG. 17, el transistor 736 es un transistor de efecto de campo (FET) . Específicamente, el transistor 736 es un FET semiconductor de óxido de metal, aunque otros tipos de FETs también se pueden utilizar. Los FETs, incluyendo los MOSFETs, tienen una capacitancia parasítica que proporciona algo de inmunidad al ruido y también requieren un nivel de voltaje de puerta más alto para activar aquellos otros tipos de transistores. Por ejemplo, un transistor de unión bipolar (BJT) se activa típicamente con un voltaje emisor base de 0.7 V (análogo al transistor 736 que tiene un voltaje de puerta de 0.7 V). Los FETs, sin embargo, se activan en un nivel de voltaje más alto, por ejemplo con un voltaje de puerta de aproximadamente 4 V. Un voltaje de puerta más alto (voltaje de activación) también proporciona algo de inmunidad al ruido. Por ejemplo, una señal parásita 2V que podría accionar un BJT probablemente no accionaria un FET. Otros tipos de transistores que reducen la probabilidad de activación por las señales parásitas también se pueden utilizar. El uso del término "transistor" se propone abarcar todos los tipos de transistores y no se refiere a un tipo específico de transistor.

El diodo Zener 739 protege el transistor 736 de pico de alto voltaje. Muchos componentes de circuitos, incluyendo el transistor 736, tienen niveles de voltaje máximos que pueden ser soportados antes de dañar el componente. El diodo Zener 739 comienza a conducir un nivel de voltaje particular, dependiendo del diodo. El diodo Zener 739 se selecciona para conducir un nivel de voltaje que el transistor 736 puede tolerar para evitar que los niveles de voltaje destructivos alcancen el transistor 736. Esto puede ser referido como "nivelación". Por ejemplo, si el transistor 736 puede soportar aproximadamente 24 V, el diodo zener 739 se puede seleccionar para activarse a 12 V.

Una señal de entrada de accionamiento "alta" 737 enciende el transistor 736, provocando que la corriente fluya del voltaje de suministro 740 a través del diodo 741 y el resistor 742. Un grupo de capacitores 743 se cargan por el voltaje de suministro 740. El diodo 741 y los capacitores 743 actúan como un voltaje de suministro temporal si el voltaje de suministro 740 se remueve. Cuando el voltaje de suministro 740 se conecta, los capacitores 743 se cargan. Cuando el voltaje de suministro 740 se desconecta, el diodo 741 evita que la carga fluya de regreso hacia el resistor 742 y en cambio permite que la carga se almacene en los capacitores 743 para ser proporcionada a otros componentes. Los capacitores 743 pueden tener un intervalo de valores. En una modalidad, los capacitores 743 incluyen tres capacitores de 25 iF , un capacitor de 1 F y un capacitor de 0.1 yF. Haciendo que los capacitores con diferentes valores permitan que la corriente se extraiga de los capacitores 743 en diferentes velocidades para cumplir los requisitos de otros componentes .

Existe una variedad de circunstancias en las cuales el voltaje de suministro 740 se pueda desconectar pero donde la retención del voltaje de suministro es aun deseable. Por ejemplo, el módulo de control de detonación 732 puede ser parte de un sistema en el cual los propulsores se detonan antes de que los explosivos se detonen. En tal situación, el circuito de sincronización que controla los detonadores conectados a los explosivos pueden necesitar continuar operando aun si los alambres de suministro de energía ya sea hacen corto circuito o el circuito se abre como resultado de la explosión del propulsor previo. El voltaje de suministro temporal proporcionado por el diodo 741 y los capacitores 743 permite componentes que habrían sido normalmente accionados por el voltaje de suministro 740 para que continúen operando. La longitud de tiempo en que el circuito puede continuar operando depende de la cantidad de carga almacenada en los capacitores 743. En una modalidad, los capacitores 743 se seleccionaron para proporcionar por lo menos 100 a 150 microsegundos de voltaje de suministro temporal. Otra situación en el cual el voltaje de suministro 740 se puede desconectar si las explosiones se escalonan por un período de tiempo. En algunas modalidades, el voltaje de suministro 740 es DC 6V y el resistor 742 es 3.3 kQ. Los valores y el número de capacitores 743 se pueden ajustar dependiendo de los requisitos .

El circuito de sincronización 733 también incluye un circuito integrado de cronómetro doble (IC) 744. El IC de cronómetro doble 744 se muestra en la FIG. 17 como un IC de cronómetro doble "556" (por ejemplo, LM556) . Otras modalidades utilizan los ICs de cronómetro individual (por ejemplo "555"), ICs de cuatro cronómetros (por ejemplo "558") , u otros ICs o componentes arreglados para llevar a cabo las funciones de sincronización. El primer cronómetro en el IC de cronómetro doble 744 proporciona un retraso de encendido. El retraso de encendido se logra al proporcionar una primera salida de cronómetro 745 (IC pin 5) a una segunda entrada de cronómetro 746 (IC pin 8) . El segundo cronómetro actúa como un cronómetro de forma de pulso que proporciona un pulso de forma de onda como una segunda salida de cronómetro 747 (IC pin 9) . Después del divisor de voltaje 748, el pulso de forma de onda se proporciona a una entrada de divisor MOSFET 749 para accionar un IC de accionamiento OSFET 750. El IC de accionamiento MOSFET 750 puede ser, por ejemplo, un IC MIC44F18.

Los ICs de cronómetro tal como, un IC de cronómetro doble 744, asi como la selección de componentes tales como los resistores 751, 752, 753, 754, y 755 y los capacitores 756, 757, 758, y 759 para operar el IC de cronómetro doble 744, son conocidos en la técnica y no se plantean con detalle en esta solicitud. Los valores componentes seleccionados dependen de por lo menos en parte en los retrasos deseados. En una modalidad, se utilizan los siguientes valore: resistores 751, 752, y 755 = 100 kü; y los capacitores 756 y 759 = 0.01 iF . Otros componentes y valores de componente también se pueden utilizar para implementar el IC de cronómetro doble 744.

El IC accionador MOSFET 750 se acciona por el voltaje de suministro 760 a través del diodo 761 y el resistor 762. En algunas modalidades, el voltaje de suministro 760 es DC 6V y el resistor 762 es 3.3 kü. El voltaje de suministro 760 puede ser el mismo voltaje de suministro como el voltaje de suministro 740 que acciona el IC de cronómetro 744. Un grupo de capacitores 763 se cargan por el voltaje de suministro 760. El diodo 761 y los capacitores 763 actúan para proporcionar un voltaje de suministro temporal cuando el voltaje de suministro 760 se desconecta o hace corto. Como se plantea en lo anterior, el diodo 761 se polariza adicionalmente entre el voltaje de suministro 760 y el pin de entrada de energía del IC accionador MOSFET 750 (pin 2) . Los capacitores 763 se conectan en paralelo entre el pin de entrada de energía y la tierra. Los capacitores 763 pueden tener un intervalo de valores .

La salida accionadora de MOSFET 764 activa un transistor accionador 765. En algunas modalidades, el transistor accionador 765 es un FE . El IC accionador MOSFET 750 proporciona una salida que es apropiada para accionar el transistor 765, mientras que la segunda salida de cronómetro 747 no se diseña para accionar las cargas capacitivas tales como la capacitancia parasítica del transistor 765 (cuando el transistor 765 es un FET).

El resistor 766 y el diodo zener 767 sujetan la entrada al transistor accionador 765 para evitar que los picos de voltaje deñen el transistor 765. Cuando el transistor accionador 765 se activa, la corriente fluye del voltaje de suministro 768, a través del diodo 790 y el resistor 769 y activa un diodo productor de luz 770. En algunas modalidades, el transistor accionador 765 se omite y la salida accionadora MOSFET 764 activa el diodo productor de luz 770 directamente.

En algunas modalidades, el diodo productor de luz 770 es un diodo láser pulsado tal como PLD 905D1S03S. En algunas modalidades, el voltaje de suministro 768 es DC 6V y el resistor 769 es 1 kQ. El voltaje de suministro 768 puede ser el mismo voltaje de suministro como los voltajes de suministros 740 y 760 que accionan el IC de cronómetro doble 744 y el IC accionador MOSFET 750, respectivamente. Un grupo de capacitores 771 se cargan por el voltaje de suministro 768. El diodo 790 y los capacitores 771 actúan para proporcionar un voltaje de suministro temporal cuando el voltaje de suministro 768 se remueve (ver el planteamiento anterior con respecto al diodo 741 y los capacitores 743) . Los capacitores 771 pueden tener un intervalo de valore.

Cuando se activan, el diodo productor de luz 770 produce un haz de luz. El diodo productor de luz 770 se coloca para iluminar y activar el diodo ópticamente accionado 734. En algunas modalidades, el diodo ópticamente accionado 734 es un diodo PIN. El diodo opcionalmente accionado 734 se polariza de manera inversa y entra en un modo de ruptura por avalancha cuando un flujo suficiente de fotones se recibe. En un modo de ruptura por avalancha, un pulso de alto voltaje, alta corriente se conduce desde el capacitor de alto voltaje 772 hasta el detonador 773, accionando el detonador 773. En algunas modalidades, los detonadores adicionales también se accionan por el pulso de alto voltaje, alta corriente.

El capacitor de alto voltaje 772 se carga por el suministro de alto voltaje 774 a través del diodo 775 y el resistor 776. En una modalidad, el suministro de alto voltaje 774 es de aproximadamente 2800 V DC. En otras modalidades, el suministro de alto voltaje 774 varia entre aproximadamente 1000 y 3500 V DC. En algunas modalidades, una pluralidad de capacitores de alto voltaje se utiliza para almacenar energía almacenada en el capacitor de alto voltaje 772. El diodo 775 evita que la corriente inversa fluya y permite que el capacitor de alto voltaje aun proporcione un pulso de energía al detonador 773 aun si el suministro de alto voltaje 774 se desconecta (por ejemplo, debido a otras detonaciones o de propulsor o explosivos) . El resistor regulador 777 permite que el capacitor de alto voltaje 772 se drene con seguridad si el suministro de alto voltaje 774 se remueve. En una modalidad, el resistor 776 es 10 kQ, el resistor regulador 777 es 100 ?O, y capacitor de alto voltaje 772 es 0.2 iF . El capacitor de alto voltaje 772, el resistor regulador 777, el resistor 776, y el diodo 775 son parte del circuito de alto voltaje 735.

La FIG. 18 ilustra un método 778 para controlar de detonación. En el bloque de proceso 779, un diodo láser se activa utilizando por lo menos un circuito de sincronización. En el bloque de proceso 780, un diodo ópticamente accionado se ilumina con un haz producido por el diodo láser activado. En el bloque de proceso 781, se proporciona un pulso de energía de un capacitor de alto voltaje a un detonador, el capacitor de alto voltaje acoplado entre el diodo ópticamente accionado y el detonador.

Las FIGS. 15-18 ilustran un módulo de control de detonación en el cual un diodo productor de luz activa un diodo ópticamente accionado para liberar un pulso de alto voltaje para accionar un detonador. Otras formas para accionar un detonador también son posibles. Por ejemplo, un transformador se puede utilizar para acoplar magnéticamente una señal de entrada de accionador para activar un diodo y permitir que un capacitor de alto voltaje proporcione un pulso de alto voltaje para activar un detonador. Opto-acopladores, por ejemplo MOC3021, también se pueden usar como un mecanismo de acoplamiento.

Un sistema de detonación puede incluir una pluralidad de módulos de control de detonación espaciados por todo el sistema para detonar diferentes porciones de los explosivos .

VI. Métodos de Uso Ejemplares Los sistemas descritos en la presente son particularmente adecuados para el uso en la fracturación de una formación geológica subterránea donde tal fracturación se desea. Una aplicación especifica es en la fracturación de roca a lo largo de una o más secciones de una perforación subterránea para abrir grietas o fracturas en la roca para facilitar la recolección de aceite y gas atrapado en la formación .

De esta manera, deseablemente una pluralidad de cargas explosivas separadas se coloca a lo largo de una sección de una perforación sobre la cual la roca se va a facturar. Las cargas explosivas se pueden colocar en recipientes tales como tubos y tubos plurales se pueden ensamblar conjuntamente en un ensamblaje explosivo. Las cargas de propulsor intermedias se pueden colocar entre las cartas explosivas y entre uno o más ensamblajes de cargas explosivas plurales para ayudar en la fracturación. Las cargas de propulsor se pueden colocar en recipientes, tales como tubos, y uno o más ensamblajes de propulsores plurales se pueden colocar entre las cargas explosivas o los ensamblajes de cargas explosivas. Además, los recipientes tales como tubos de un material inerte con un liquido de trabajo es un ejemplo deseable, se pueden colocar intermedios a las cargas explosivas o intermedios a los ensamblajes de cargas explosivas. Este material inerte también se puede colocar intermedio a las cargas de propulsor y a tales ensamblajes de cargas propulsores. El "fluido de trabajo" se refiere a un fluido sustancialmente no compresible tal como agua o salmuera, con agua salada que es un ejemplo especifico. El fluido de trabajo o liquido ayuda en suministrar energía de onda de choque de las cargas de propulsor y las cargas explosivas en la formación de roca a lo largo de la perforación después del inicio de la combustión de las cargas de propulsor y la explosión de los explosivos .

En un procedimiento específico, una sarta de ensamblajes de carga explosivas y ensamblaje de cargas de propulsor se arreglan en una relación de extremo a extremo a lo largo de la sección de una perforación a ser facturada. El número y espaciamiento de las cargas explosivas y las cargas de propulsor, así como el material inerte intermedio o los tubos o recipientes que contienen el fluido de trabajo, se pueden seleccionar para mejorar la fracturacion.

Por ejemplo, un procedimiento de análisis numérico/computacional que utiliza modelos constituyentes del material que forma la formación geológica o subterránea adyacente a la sección de perforación y de la sarta que contiene explosivos se puede utilizar. Estos procedimientos de análisis pueden usar la modelación del elemento limitado, modelación de métodos de diferencia limitados, o modelación del método de elemento discreto. En general, los datos se obtienen en la formación geológica subterránea a lo largo de la sección de la perforación que se fractura o a lo largo de la perforación completa. Estos datos se pueden obtener por cualquier variedad de formas tal como al analizar el material de núcleo obtenido de la perforación. Este material de núcleo indicará la ubicación de la capa asi como las transiciones del material, tal como de arenisca a esquisto. Las pruebas de registro de la perforación y el material en las muestras de núcleo de la perforación, en caso de que se formen, proporcionen datos en las propiedades de estratigrafía y material de la formación geológica. Las técnicas de rayos X y otras técnicas de mapeo también se pueden utilizar para acumular información con respecto a la formación geológica subterránea. Además, los procedimientos de extrapolación se pueden utilizar tal como extrapolación de la información de la formación de la formación geológica subterránea de las perforaciones perforadas en un área geológicamente similar (por ejemplo, una cercana) .

De esta manera, usando el método de análisis de elemento limitado como un ejemplo específico, la modelación de elemento limitado proporciona un mecanismo predictivo para estudiar problemas no lineales, sumamente complejos que implican resolver, por ejemplo, ecuaciones matemáticas tales como ecuaciones diferenciales parciales. Los programas de computadora existentes son conocidos por llevar a cabo un análisis de las formaciones geológicas. Un procedimiento de simulación especifica puede usar un programa de software que está comercialmente disponible bajo el nombre comercial ABAQUS, y más específicamente, una versión disponible de este código que implementa una metodología Euler-Lagrange completamente acoplada.

Estos datos geológicos se pueden utilizar para proporcionar variables para la población de modelos constitutivos de material dentro del código de modelación de elemento limitado. Los modelos constitutivos so representaciones numéricas de causa y efecto para ese material particular. Es decir, dada una función de fuerza, digamos, presión debido a una carga explosiva, el modelo constitutivo estima la respuesta del material. Por ejemplo, estos modelos estiman la resistencia de esfuerzo cortante o el daño de grieta al material geológico en respuestas a la presión aplicada. Existe una variedad de modelos constitutivos conocidos para los materiales geológicos que se pueden utilizar en el análisis de elemento limitado para estimar el desarrollo de choque inducido explosivo en la tierra. Estos modelos pueden incorporar estimaciones del daño del material y falla relacionados directamente al agrietamiento y permeabilidad. Los modelos constitutivos similares también existen para otros materiales tales como un tubo de aluminio (si un explosivo se encierra, en un tubo de aluminio) y el fluido de trabajo tal como salmuera.

Además, las ecuaciones del estado (EOS) existen para materiales explosivos incluyendo para explosivos no ideales y propulsores. En general, las ecuaciones EOS explosivas se relacionan a la causa y efecto de la energía liberada por el explosivo (y el propulsor si lo hay) y la expansión del volumen resultante. Cuando se acopla a una formación o medio geológico, el volumen de expansión crea presión que lo empuja en el medio y provoca la fracturación .

En vista de lo anterior, a partir de la información obtenida con respecto al material geológico a lo largo de la sección de una perforación a ser fracturada, un modelo constitutivo del material se puede determinar. Una o más simulaciones de la respuesta de este modelo de material a un arreglo de cargas explosivas (y cargas de propulsor si lo hay, y recipientes de fluido de trabajo, si lo hay) se pueden determinar. Por ejemplo, una primera de tales simulaciones de la reacción del material a la presión explosiva de la detonación de las cargas explosivas, la presión de una o más cargas propulsores, si las hay, y los fluidos de trabajo si los hay se pueden llevar cabo. Una o más simulaciones adicionales (por ejemplo, simulaciones adicionales plurales) con las cargas explosivas, cargas de propulsores si los hay, y/o fluidos de trabajo, si los hay, colocados en ubicaciones diferentes o en arreglos diferentes luego se pueden llevar a cabo. Las simulaciones también pueden implicar variaciones en los propulsores y explosivos. Las simulaciones plurales de la reacción del material a las diversas sartas de explosivos simulados luego se pueden evaluar. La simulación que da por resultado la fracturación deseada, tal como fracturación a lo largo de una perforación con áreas de formación de escombros separadas que comprenden discos que se extienden radialmente, como se muestra en la FIG. 21, luego se pueden seleccionar. El arreglo seleccionado de cargas explosivas, cargas de propulsor, si las hay, y fluido de trabajo, si los hay, después se pueden ensamblar y colocar a lo largo de la sección de la perforación a ser fracturada. Este ensamblaje después se puede detonar y las cargas de propulsor, si las hay, se inician para producir la formación geológica fracturada con zonas de formación de escombros deseadas. De esta manera, los discos de escombros se pueden obtener en ubicaciones deseadas y los radios extendidos más allá de la fracturación que se presenta inmediatamente cerca de la perforación .

La sincronización de la detonación de los explosivos y el inicio de la combustión de varias cargas de propulsores se pueden controlar independientemente como se describe en lo anterior en relación con un circuito de sincronización ejemplar. Por ejemplo, los explosivos y el inicio del propulsor pueden presentarse simultáneamente o las cargas de propulsor se inician antes de detonar los explosivos. Además, una o más cargas explosivas se pueden detonar antes de que otras cargas explosivas y una o más cargas de propulsor se puedan iniciar antes a otras cartas de propulsor o antes de las cargas de explosivos, o a otras relaciones de tiempo deseadas. De esta manera, las cargas explosivas se pueden sincronizar independientemente para detonación o uno o más grupos de cargas explosivas plurales se pueden detonar conjuntamente. Además, las cargas de propulsor se pueden sincronizar independientemente para el inicio de uno o más grupos de cargas de propulsor plurales que se pueden iniciar conjuntamente. Deseablemente, el inicio de las cargas de propulsor de combustión se diseña para presentarse sustancialmente a lo largo de la longitud completa de, o a lo largo de una mayoría de la longitud de, la carga de propulsor cuando la carga de propulsor alargada, tal como un tubo, se utiliza. Con este procedimiento, conforme la carga de propulsor se quema, los gases resultantes se extenderán radialmente hacia afuera desde las cargas de propulsor. Por ejemplo, se pueden utilizar iniciadores de eyección de chorro de cerámica para este propósito colocados en el extremo respectivo de las cargas de propulsor tubulares para eyectar el material de cerámica caliente u otro material de ignición axialmente en las cargas de propulsor. En un procedimiento deseable, la combustión de una o más cargas de propulsor se inicia simultáneamente en ambos extremos de la carga o en una ubicación adyacente a ambos extremos de la carga. Además, en un procedimiento especifico, los ensamblajes que comprenden pares de cargas explosivas se inician desde los extremos adyacentes de las cargas explosivas.

Deseablemente, las cargas explosivas son formulaciones explosivas no ideales tal como se describe previamente. En un ejemplo deseable especifico, las cargas liberan una energía almacenada total (por ejemplo, energía químicamente almacenada) igual o mayor que 12 kJ/cc con mayo9r que treinta por ciento de energía liberada por el explosivo que se libera en la siguiente onda Taylor de flujo de las cargas explosivas detonadas (que reaccionan químicamente) .

En un procedimiento, un ensamblaje de pares alternantes de tubos que contienen propulsor y tubos que contienen explosivos, cada tubo es de aproximadamente de cero punto novecientos ciento cuarenta y cuatro metros (tres pies) en longitud, fue estimulado. En la estimulación, la detonación de los explosivos y el inicio simultáneo de las cargas de propulsor proporcionaron un resultado simulado de discos de escombros separados plurales que se extienden radialmente hacia afuera más allá de una zona de fractura adyacente a y a lo largo de la sección fracturada de la perforación .

Deseablemente, las cargas explosivas se colocan en una relación separada para crear un frente de onda de choque coalescente que se extiende radialmente hacia afuera de la perforación en una ubicación entre las cargas explosivas para mejorar la fracturación de la roca.

El sistema se puede utilizar sin requerir la modelación geológica mencionada en lo anterior. Además, sin la modelación se puede estimar la reacción del material a un ensamblaje de explosivos (que puede o no incluir cargas de propulsor y recipientes de fluido de trabajo) y ajusfar los materiales explosivos basados en observaciones empíricas aunque esto sería menos preciso. También, se pueden utilizar simplemente sartas de ensamblajes de carga de explosivos pareados alternantes y de carga de propulsores pareados. Además, la sincronización de la detonación y el inicio de propulsor se pueden determinar empíricamente también. Por ejemplo, si el material geológico muestra una transición entre la arenisca y el esquisto, se puede retardar la detonación de la formación de arenisca solo ligeramente relativo a la detonación del explosivo en la región del esquisto para dar por resultado la fracturación de la formación geológica a lo largo de la interface entre la arenisca y el esquisto si se desea.

Las formaciones de roca geológica fracturada subterráneas únicas se pueden crear utilizando los métodos descritos en la presente. De esta manera, por ejemplo, las estructuras de las fracturas creadas por gas de explosión y/o propulsor (si se utilizan propulsores) se pueden crear adyacentes a una sección de una perforación previamente perforada en la formación de estructura de roca geológica. La estructura fracturada resultante comprende una primera zona de material fracturado que se extiende una primera distancia lejos de la ubicación de la perforación previamente perforada. Típicamente esta primera zona se extiende una primera distancia desde de la perforación y típicamente circunda completamente la perforación previamente existente (previamente existente permite por el hecho de que la perforación puede colapsar durante la explosión) . Además, las segundas zonas plurales de material fracturado separado entre sí y que se extiende radialmente hacia fuera de la perforación previamente existente también se crean. Las segundas zonas de fractura se extienden radialmente hacia fuera más allá de la primera zona de fractura. En consecuencia, el radio de la perforación a la periferia exterior o límite de las segundas zonas de fractura es mucho más grande que la distancia a la periferia exterior o límite de la primera zona de material fracturado de la perforación.

Más específicamente, la distancia radialmente hacia fuera más alejada promedio de las segundas zonas de fractura de la perforación previamente existente es mucho más grande que la distancia radialmente hacia fuera promedio de las áreas fracturadas a lo largo de la perforación en el espacio entre las segundas zonas separadas.

Más específicamente, en un ejemplo las segundas zonas de fractura comprenden una pluralidad de discos de escombros separados de material geológico fracturado. Estos discos se extienden hacia fuera a un radio mayor que el radio de la primera zona de fractura. Estos discos se pueden extender radialmente hacia fuera muchas veces la distancia de las primeras zonas, tal como seis o más veces.

Al utilizar formulaciones de explosivo no ideales, da por resultado menos pulverización o formación de polvo de la roca adyacente a perforación preexistente previa. La roca pulverizada en polvo puede taponar las fracturas deseadas e interferir con la recuperación de productos de petróleo (gas y aceite) de tal fracturación . El uso de cargas de propulsor y fluido de trabajo incluyendo fluido de trabajo en la perforación fuere de las cargas explosivas puede ayudar en la reducción de esta pulverización.

Los procedimientos ejemplares específicos para implementar la metodología se describen a continuación. Cualquiera y todas las combinaciones y sub-combinaciones de estos ejemplos específicos están dentro del alcance de esta descripción .

De esta manera, de acuerdo con esta descripción, se pueden colocar una pluralidad de cargas explosivas separadas adyacentes una a la otra a lo largo de una sección de la perforación a ser fracturada. Estas cargas explosivas adyacentes se pueden colocar en pares de cargas explosivas adyacentes con las cargas explosivas de cada par que se arreglan en una relación de extremo a extremo. Las cargas se pueden detonar juntas o en tiempos independientes. En un procedimiento deseable, las cargas se detonan tal que la detonación se presenta en el extremo de la primera de los pares de cargas que está adyacente al extremo de la segunda de los pares de carga que también se detona. En todavía otro ejemplo, la detonación de las cargas explosivas puede presentarse en los extremos adyacentes respectivos del par de cargas. Múltiples pares de estas cargas se pueden ensamblar en una sarta con o sin cargas de propulsor y recipientes de líquidos de trabajo colocados entre las mismas. También, las cargas de propulsor alargadas se pueden iniciar de extremos opuestos de tales cargas de propulsor y se pueden ensamblar en tubos de carga de propulsor plurales. Estos ensamblajes de tubos de carga de propulsor se pueden colocar intermedios a por lo menos algunas de las cargas explosivas, o ensamblajes de cargas explosivas. De acuerdo con otro aspecto de un ejemplo, los pares de cargas explosivas se pueden colocar como cargas interacopladas en relaciones de extremo a extremo con un acoplamiento entre las mismas. Los pares de cargas de propulsor se pueden arreglar de la misma manera.

En una modalidad alternativa, aunque esperado a ser menos eficaz, una pluralidad de cargas de propulsor separadas y ensamblajes de cargas de propulsor plurales se puede iniciar, con o sin tubos que contiene material inerte entre las mismas, con las cargas explosivas eliminadas. En este caso, las zonas de formación de escombros se espera que sean menos pronunciadas que las zonas formación de escombros producidos con cargas explosivas, y con combinaciones de cargas explosivas y cargas de propulsores, con o sin los recipientes de material inerte entre los mismos.

Otros aspectos de los actos y etapas del método se encuentran en cualquier lugar en esta descripción. Esta descripción abarca todas las combinaciones novedosas y no obvias y sub-combinaciones de los actos del método expuestos en la presente.

VII. Resultados de la Detonación Ejemplar La FIG. 19 muestra los patrones de choque ejemplar 500a, 500b, y 500c que resultan de la detonación de una sarta ejemplar 502 dentro de una perforación (no mostrada) en una formación geológica. La sarta 502 comprende un primer sistema HE 504a, un segundo sistema HE 504b, y un tercer sistema HE 504c, y dos sistemas PP 506 colocados entre los tres sistemas HE. Cada uno de los sistemas HE 504 es similar en construcción y función al sistema HE ejemplar 200 mostrado en las FIGS. 12-14, y comprende un par de unidades HE y un conector. Los sistemas PP 506 comprenden un par de unidades PP y tres conectores adyacentes. El sistema HE 504a se centra en las causas del patrón de choque 500a, el sistema HE 504b se centra en las causas del patrón de choque 500b, y el sistema HE 504c se centra en las causas del patrón de choque 500c.

Tomando la unidad HE 504a y su patrón de choque resultante 500a como un ejemplo, cada uno de las unidades HE individuales 510, 512 provoca patrones de choque casi idénticos 514, 516, respectivamente, que son simétricos alrededor del conector 518 que une las unidades HE. Cabe destacar que el patrón de choque ilustrado en la FIG. 19 solo muestra una porción central del patrón de choque resultante de cada sistema HE, y excluye las porciones del patrón de choque no entre los centros de las dos unidades HE. La porción del patrón de choque mostrada si es de interés debido a que los choques de cada una de las dos unidades HE interactúan entre si en un plano centrado en el conector 518 entre las dos unidades HE, provocando un patrón de choque sinérgico significativo 520 que se extiende mucho radialmente aleado de la perforación y la sarta comparado con los patrones de choque individuales 514, 516 de cada unidad HE.

Al espaciar las cargas HE apropiadamente resulta una zona de interacción entre las cargas que conduce a un radio eficaz más grande de choque y formación de escombros. Las cargas espaciadas y sincronizadas puede incrementar el radio efectuado por un factor de 3 a 4 cuando se compara con una sola detonación explosiva grande. En lugar de una fractura dominante que se crea que se extiende de una manera plana desde la perforación de pozo, el sistema descrito puede dar por resultado una formación de escombros de volumen completo que circunda la perforación de pozo en 360 grados totales. Además, puede dar por resultado una fracturación radial posible que se extiende más allá de la zona de formación de escombros.

Las cargas HE pueden separarse por una distancia determinada por las propiedades del material explosivo y las propiedades de la formación geológica circundante que permite el desarrollo e interacción de ondas de liberación (es decir, ondas de descarga que se presentan por detrás del "frente") de las cargas HE. Una onda de liberación tiene el efecto de poner el volumen de material en tensión, y la coalescencia de las ondas de las cargas adyacentes mejora este estado de tracción. La consideración del hecho de que la fractura de la roca se favorece en un estado de tensión, un sistema de carga múltiple ejemplar puede favorecer la fractura de la roca óptima de tal que estas fracturas permanecerán abiertas por auto-apuntalado debido a las asperidades en la superficie de la fractura.

Adicionalmente, el espacio entre las cargas HE incluye los sistemas PP. Los sistemas PP provocan estado de tensión adicional en la roca para mejorar el efecto de las cargas explosivas principales.

La FIG. 20 muestra resultados simulados ejemplares de una detonación como se describe en la presente. Dos unidades HE largas de 2 metros, etiquetadas 600 y 602, están contenidas en un sistema HE con un conector intermedio, y tienen una separación de centro a centro Li de 3.5 m. El sistema HE se detona en una perforación 604 en una formación de roca teóricamente uniforme. Los contornos son de nivel de fractura de roca, con la zona 20 que representa sustancialmente la fractura de la roca total y la zona X que no muestra fractura o fractura parcial. Las regiones de daño esperado opuestos directamente a cada carga son evidentes, y éstos se extienden a aproximadamente 3 metros radialmente de la perforación 604. Sin embargo, la región de la simetría entre las dos cargas muestra un "disco de escombros" 606 que se extiende considerablemente más allá de una distancia Ri; por ejemplo, aproximadamente 10 m, de la perforación en la formación geológica. Esta simulación ilustra el grado de permeabilidad mejorada a través de la fractura de la roca que se puede lograr al tomar ventaja de los efectos de la propagación de la onda de choque y la interacción de la onda de liberación de carga en la carga. También se anticipa que la relajación de la formación de tiempo tardío inducirá la fracturación adicional entre los discos de escombros. La FIG. 20 es actualmente una porción a través de un volumen de daño de 360° creado alrededor del eje de las cargas.

Además de la interacción entre las dos cargas adyacentes, el desempeño se puede mejorar adicionalmente al utilizar un sistema HE con más de dos unidades HE en serie. Por ejemplo, la FIG. 21 muestra tres discos de escombros creados por cuatro unidades HE separada, A, B, C, D. Como en la FIG. 20, la FIG. 21 muestra una porción a través de una zona de formación de escombros de 360°.

Las consideraciones adicionales en el diseño de los sistemas de estimulación de explosivos, tal como se describe en la presente, pueden incluir el material y la configuración del recipiente de la unidad HE (por ejemplo, tubo de aluminio) , la inclusión de unidades de propulsor dentro de la sarta en el volumen axial entre las cargas individuales, y la introducción de salmuera u otro fluido de perforación para llenar anillo que separa el sistema de explosivo y la formación de roca hospedera. El propulsor se ha mostrado que es eficaz en el aumento y extensión de la duración del estado de tensión de la roca más alto, en consecuencia, extendiendo el grado de fractura. El recipiente de unidad HE se puede diseñar no simplemente para facilitar la colocación del sistema en una perforación de pozo, sino, junto con el fluido de pozo de perforación, puede proporcionar un medio para acoplar mecánicamente la energia de la explosión a la roca circundante. Por otra parte, el acoplamiento del choque a través del tubo de aluminio o de material similar evita el choque de corta duración, que da por resultado la trituración de la roca cerca de la perforación de pozo, con disminución acompañante de la energia disponible para el proceso de fracturación de tensión de largo alcance deseado. Este fenómeno de acoplamiento es complementario a las características de liberación de energía del explosivo como se plantea en cualquier lugar en la presente.

Los sistemas descritos y las simulaciones numéricas pueden incluir la consideración de la capa geológica del sitio y otras propiedades. El contraste de impedancia sísmica entre dos tipos de materiales puede crear ondas de liberación adicionales en el entorno de choque. Por ejemplo, un sitio de piedra caliza rígida/esquisto blando intercapa se puede modelar. El entorno resultante predicho para un sitio de capa hipotética sometido a una estimulación de dos explosivos se muestra en las FIGS. 22A-22C. Como en las figuras previas, estas muestran nuevamente una porción a través de una zona de formación de escombros de 360°.

Las FIGS. 22A-22C no muestran un estado predicho final (es decir, no de grado completo de la fracturación) , pero muestran un punto en el tiempo elegido a ser ilustrativo de la fenomenología relacionada con la capa geológica. La FIG. 22A es un contorno de la tensión de roca, con regiones de tensión alta "a" y regiones de tensión bajas "b". La FIG. 22B muestra el volumen del material fracturado, con la zona "c", que se refiere a la roca completamente fracturada y que transiciona a la zona "d", donde el material está en el estado fractura incipiente, y la zona "e" donde no hay fractura. La FIG. 22C muestra el mismo volumen de material como en la FIG. 22B, pero los cambios en el material entre la arenisca en la zona "g" y el esquisto en la zona "h" son mostradas. Las FIGS. 22A-22C ilustran que los discos de escombros que se producen en ubicaciones geológicas específicas con referencia a las capas geológicas correspondientes por la longitud de carga apropiadamente diseñada y el espaciamiento basado en las propiedades geológicas conocidas. Por ejemplo, en la FIG. 22C, una mayoría de la formación de escombros se confina a las regiones de esquisto "g" y lejos de la región de arenisca "h".

VIII. Composiciones Químicas Ej emplares Las composiciones químicas descritas en la presente se desarrollan para optimizar la energía de cilindro. Tales composiciones se desarrollan para proporcionar diferentes entornos químicos, así como la variación en la temperatura y presión de acuerdo con las propiedades deseadas, tal como de acuerdo con las propiedades específicas de la formación geológica en la cual se van a extraer recursos energéticos.

Las composiciones descritas en la presente pueden incluir material explosivo, también llamado un explosivo. Un material explosivo es una sustancia reactiva que contiene una gran cantidad de energía potencial que puede producir una explosión si se libera de manera repentina, usualmente acompañado por la producción de luz, calor, sonido, y presión. Una carga explosiva es una cantidad medida de material explosivo. Esta energía potencial almacenada en un material explosivo puede ser energía química, tal como nitroglicerina o polvo de grano, gas presurizado, tal como un cilindro de gas o lata de aerosol. En algunos ejemplos, las composiciones incluyen materiales explosivos de alto desempeño. Un explosivo de alto desempeño es uno que genera un frente de choque explosivo que se propaga a través de un material a velocidad supersónica, es decir, provocando una detonación, en contraste a un explosivo de bajo desempeño que en cambio provoca deflagración. En algunos ejemplos, las composiciones incluyen uno o más explosivos insensibles. Las composiciones descritas en la presente también pueden incluir uno o más propulsores. En algunos ejemplos, un propulsor incluye materiales inertes, tales como salmuera, agua, y lodo, y/o materiales energéticos, tales como explosivo, combustible, y/o materiales quimicamente reactivos, o combinaciones de los mismos.

Se contempla que una unidad descrita puede incluir cualquier explosivo capaz de crear zonas de formación de escombros deseadas. Las composiciones que se pueden utilizar en una unidad descrita se proporcionan, pero no se limitan a, las Patentes de los Estados Unidos Nos. 4,376,083, 5,316,600, 6,997,996, 8,168,016, y 6,875,294 y USH1459 (Registro de Invención Legal de los Estados Unidos, 4 de Julio de 1995 -High energy explosives) .

En algunos ejemplos, una composición incluye un explosivo de alta densidad de energía, tal como que comprende por lo menos 8 kJ/cc, por lo menos 10 kJ/cc, o por lo menos 12 kJ/cc. En algunos ejemplos, el explosivo es una formulación curada por vaciado. En algunos ejemplos, el explosivo es un polvo prensado (plástico unido o de otra forma), fundido/vaciado, geles agua/suspensiones y/o líquido. En algunos casos los explosivos térmicamente estables se incluyen debido a las altas temperaturas en ciertas formaciones geológicas. En algunos ejemplos, los explosivos de éster de nitrato/ no de nitrato (tales como, AN, NG, PETN, ETN, EGDN) se utilizan para estas formulaciones, tales como HMX, RDX, TATB, NQ, FOX-7, y/o DAAF. En algunos ejemplos, las composiciones explosivas incluyen sistemas aglutinantes, tales como sistemas aglutinantes sustancialmente libres de plastificantes de éster de nitrato. Por ejemplo, los sistemas de aglutinantes adecuados pueden incluir fluoropolimeros , GAP, cauchos basados en polibutadieno o mezclas de los mismos. En algunos ejemplos, las composiciones explosivas incluyen uno o más oxidantes, tales como aquellos que tienen la aniones de perclorato, clorato, nitrato, dinitramida, o nitroformato y cationes, tales como amonio, metilamonio, hidrazinio, guanidinio, guanidinioamino, diaminoguanidinio, triaminoguanidinio, Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, y Ba se pueden mezclar con el explosivo para ayudar a oxidar los productos de detonación. Esto puede ser de utilidad particular con los aglutinantes ricos en combustible que se utilizan tales como los sistemas basados en polibutadieno.

En algunos ejemplos, las composiciones químicas descritas se diseñan para producir una densidad de energía que es mayor que o igual a 8, 10, o 12 kJ/cc en una densidad máxima teórica, la escala de tiempo de la liberación de energía que es en dos períodos de la fase de detonación con una gran cantidad, mayor que 25%, tal como mayor que 30% a 40%, que es en la onda de expansión de Taylor y el explosivo producido que es una formulación curada por vaciado de alta densidad.

En algunos ejemplos, las composiciones químicas descritas incluyen uno o más propulsores. Las cargas de propulsores se pueden producir de varias composiciones utilizadas comúnmente en el campo, que son curadas por vaciado, fundidas-vaciadas, prensadas o liquidas, y las familias generales de propulsores de base individual, doble o triple o compuestos. Por ejemplo, una unidad de propulsor descrita comprende uno o más oxidantes tales como aquellos que tienen los aniones perclorato, clorato, nitrato, dinitramida, o nitroformato y cationes tales como amonio, metilamonio, hidrazinio, guanidinio, aminoguanidinio, diaminoguanidinio, triaminoguanidinio, Li, Na, K, Rb, Cs, mg, Ca, Sr y Ba. Una unidad de propulsor también puede comprender uno o más aglutinantes, tales como uno o más utilizados comúnmente por una persona de experiencia ordinaria en la técnica, tal como polibutadieno, poliuretanos , perfluoropoliéteres, fluorocarburos , acrilonitrilo de polibutadieno, asfalto, polietilenglicol, GAP, PGN, AMMO/BAMO, sistemas basados con varios funcionalmente para curar tales como hidroxilo, carboxilo, enlaces cruzados de 1 , 2 , 3-triazol o epoxis. Los aditivos, tales como sal de metal de transición, para modificación de la velocidad de quemado también se pueden incluir dentro de una unidad de propulsor. En algunos ejemplos, uno o más materiales explosivos de alta energía se incluyen, tales como aquellos de las familias de nitramina, éster de nitrato, nitroaromáticas, nitroalcano o furazano/furoxano. En algunos ejemplos, una unidad de propulsor también incluye aditivos de metal/semi-metal tales como Al, Mg, Ti, Si, B, Ta, Zr, y/o Hf que pueden estar presentes en varios tamaños y morfologías de partícula.

En algunos ejemplos, las composiciones químicas incluyen uno o más explosivos de alto desempeño (por ejemplo, pero no limitado a HMX, TNAZ, RDX, o CL-20) , uno o más explosivos intensivos (DCT, DAAF, ONT, LAX-112, o FOX-7), uno o más metales/semi-metales (incluyendo, pero no limitado a Mg, Ti, Si, B, Ta, Zr, Hf o Al) y uno o más aglutinantes vaciados por curado reactivos (tales como polímeros de glicidil-azida (GAP) /nitrato (PGN), polietilenglicol , o derivados de perfluoropoliéter o plastificantes, tales como plastificante GAP, ésteres de nitrato o fluorocarburos de líquidos) . Mientras que Al es el metal primario de las composiciones descritas se contempla que se puede sustituir con otros metales/semi-metales similares tales como Mg, Ti, Si, B, Ta, Zr, y/o Hf. En algunos ejemplos, Al se sustituye con Si y/o B. Si es conocido para reducir la sensibilidad de las composiciones comparadas con e Al con casi el mismo calor de combustión. Se contempla que las aleaciones y/o mezclas intermetálicas de los metales/semi-metales anteriores también se pueden utilizar. Se contempla además que los tamaños de partícula de los aditivos de metal/semi-metal pueden variar de 30 nm a 40 µp?, tal como de 34 nm a 40 µ??, 100 nm a 30 µp?, 1 µp? a 40 µ??, o 20 µp? a 35 µp?. En algunos ejemplos, los tamaños de partícula de los aditivos de metal/semi-metal son por lo menos 30 nm, por lo menos 40 nm, por lo menos 50 nm, por lo menos 100 nm, por lo menos 150 nm, por lo menos 200 nm, por lo menos 300 nm, por lo menos 400 nm, por lo menos 500 nm, por lo menos 600 nm, por lo menos 700 nm, por lo menos 800 nm, por lo menos 900 nm, por lo menos 1 µp?, por lo menos 5 µp?, por lo menos 10 µ??, por lo menos 20 µp?, por lo menos 30 µp?, incluyendo 30 nm, 40 nm, 50 nm, 100 nm, 150 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1 µp?, 2 µ?t?, 3 µp?, 4 µp?, 5 µp?, 6 µp?, 7 µp?, 8 µp?, 9 µp?, 10 µp?, 20 µp?, 30 µ??, 31 µp?, 32 µ??, 33 µp?, 34 µp?, 35 µ??, 36 µp?, 37 µp?, 38 µp?, 39 µ?? o 40 µp?. Se contempla que la forma de las partículas puede variar, tales como esferas atomizadas, hojuelas o morfologías de esponja. Se contempla que el porcentaje o combinación de los explosivos de alto desempeño, explosivos insensibles, metales/semi-metales y/o aglutinantes curados por vaciado pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas.

En algunos ejemplos, una formulación descrita incluye aproximadamente 50% a aproximadamente 90% de explosivos de alto desempeño, tales como de aproximadamente 60% a aproximadamente 80%, incluyendo 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, o 90% de explosivos de alto desempeño; de aproximadamente 0% a aproximadamente 30% de explosivos insensibles, tales como de aproximadamente 10% a aproximadamente 20%, incluyendo 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, o 30% de explosivos insensibles; de aproximadamente 5% a aproximadamente 30% de metales o semi-metales , tales como de aproximadamente 10% a aproximadamente 20%, incluyendo 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, o 30% de metales/semi-metales; y de aproximadamente 5% a aproximadamente 30% de aglutinantes curados por vaciado reactivos, tales como de aproximadamente 10% a aproximadamente 20%, incluyendo 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, o 30% de aglutinantes curados por vaciado reactivos.

En algunos ejemplos, una formulación descrita incluye de aproximadamente 50% a aproximadamente 90% de HMX, TNAZ, RDX y/o CL-20, tal como de aproximadamente 60% a aproximadamente 80%, incluyendo 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, o 90% de HMX, TNAZ , RDX y/o CL-20; de aproximadamente 0% a aproximadamente 30% de DCT, DAAF, ONT, LAX-112, y/o FOX-7, tal como de aproximadamente 10% a aproximadamente 20%, incluyendo 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29% o 30% de TATB, DAAF, ONT, LAX-112, y/o FOX-7; de aproximadamente 5% a aproximadamente 30% de Mg, Ti, Si, B, Ta, Zr, Hf y/o Al, tal como de aproximadamente 10% a aproximadamente 20%, incluyendo 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, o 30% de Mg, Ti, Si, B, Ta, Zr, Hf y/o Al; y de aproximadamente 5% a aproximadamente 30% de polímeros de glicidil-azida (GAP) / nitrato (PGN), polietilenglicol, y derivados de perfluoropoliéter con plastificantes , tales como plastificante GAP, ésteres de nitrato o fluorocarburos líquidos, tales como de aproximadamente 10% a aproximadamente 20%, incluyendo 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, o 30% de polímeros de glicidil-azida (GAP) /nitrato (PGN), polietilenglicol, y derivados de perfluoropoliéter con plastificantes, tales como plastificante GAP, ésteres de nitrato o fluorocarburos líquidos .

En algunos ejemplos, una formulación descrita incluye de aproximadamente 50% a aproximadamente 90% de HMX, tal como de aproximadamente 60% a aproximadamente 80%, incluyendo 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% o 90% de HMX; de aproximadamente 0% a aproximadamente 30% de Al, tal como de aproximadamente 10% a aproximadamente 20%, incluyendo 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, o 30% de Al (con un tamaño de partícula que varía de 30 nm a 40 µ??, tal como de 34 nm a 40 µp?, 100 nm a 30 ym, 1 µt? a 40 µp?, o 20 µp? a 35 µp?. En algunos ejemplos, los tamaños de partícula de los aditivos de metal/semi-metal son por lo menos 30 nm, por lo menos 40 nm, por lo menos 50 nm, por lo menos 100 nm, por lo menos 150 nm, por lo menos 200 nm, por lo menos 300 nm, por lo menos 400 nm, por lo menos 500 nm, por lo menos 600 nm, por lo menos 700 nm, por lo menos 800 nm, por lo menos 900 nm, por lo menos 1 µp?, por lo menos 5 µ??, por lo menos 10 µ??, por lo menos 20 µ??, por lo menos 30 µp?, incluyendo 30 nm, 40 nm, 50 nm, 100 nm, 150 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1 µp?, 2 µp?, 3 µ??, 4 µ??, 5 µp?, 6 µp?, 7 µp?, 8 µp?, 9 µp?, 10 µ??, 11 µ??, 12 µ??, 13 µp?, 14 µ??, 15 µp?, 16 µ??, 17 µ??, 18 µp?, 19 µp?, 20 µ??, 30 µp?, 31 µp?, 32 µp?, 33 µp?, 34 µ??, 35 µ?t?, 36 µp?, 37 µp?, 38 µ??, 39 µp? o 40 µp?) ; de aproximadamente 5% a aproximadamente 15% de polímero de glicidil-azida, tal como de aproximadamente 7.5% a aproximadamente 10%, incluyendo 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, o 15% de polímero de glicidil-azida; de aproximadamente 5% a aproximadamente 15% de Fomblin Fluorolink D, tal como de aproximadamente 7.5% a aproximadamente 10%, incluyendo 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, o 15% de Fomblin Fluorolink D; y de aproximadamente 0% a aproximadamente 5% de diisocianato de metilen-difenilo, tal como de aproximadamente 2% a aproximadamente 4%, incluyendo 1%, 2%, 3%, 4%, 5% o diisocianato de metilen-difenilo .

En algunos ejemplos, una composición descrita incluye por lo menos HE altamente no ideal que se define como un HE en el cual 30% a 40% o más de la energía química metal establemente almacenada se convierte a productos de calor de HE que gasifica después del frente de detonación (frente de choque) en la onda Taylor de deflagración. En algunos ejemplos, una composición descrita no incluye un HE ideal.

En algunos ejemplos, una composición descrita, tal como una composición optimizada para el desempeño y estabilidad térmica incluye HMX, fluoropolímero y/o un polímero energético (por ejemplo, GAP) y Al . En algunos ejemplos, otras formulaciones optimizadas para el desempeño y estabilidad térmica pueden reemplazar el HMX con RDX para la mezcla de costo reducida que también contiene un fluoro-polimero y/o polímero energético (por ejemplo, GAP) y Al.

En algunos ejemplos, una composición descrita incluye 69% de HMX, 15% de 3.5 µp? de Al atomizado, 7.5% de polímero de glicidil-azida, 7.5% de Fomblin Fluorolink D y 1% de diisocianato de metilen difenil (que tiene una energía mecánica de 12.5 kJ/cc a TMD) .

En algunos ejemplos, un sustituto inerte se sustituye para Al. En algunos ejemplos, fluoruro de litio (LiF) es uno de tal material que se puede sustituir en ciertas formulaciones como un sustituto para inerte para Al. Otros compuestos que tienen una densidad similar, peso molecular y calor muy bajo de formación de modo que se pueden considerar inertes aun en circunstancias extremas se pueden sustituir para Al. Se contempla que el porcentaje de Al al sustituto inerte puede variar de aproximadamente 10% de Al a aproximadamente 90% de sustituto inerte a aproximadamente 90% de Al y 10% de sustituto inerte. Tales composiciones se pueden utilizar para desarrollar modelos para las reacciones de metal que se extienden más allá de la temperatura actual y presiones en los modelos existentes.

IX. Sistema de mando y control de detonación La detonación de los explosivos, como se describe previamente, como se puede lograr utilizando cualquier sistema o control de detonación adecuado. Como se menciona previamente, la detonación incluye deflagración y también incluye inicio de las cargas de propulsores si están presentes. En los ejemplos donde un capacitador se carga y luego se descarga para ajustar un detonador o para iniciar un iniciador de propulsor, una fuente de alto voltaje se utiliza típicamente para proporcionar esta carga. Además, una señal de control de encendido se puede proporcionar tal como un conmutador operable para descargar el capacitor a un detonador o iniciador para provocar la detonación del explosivo. Similarmente, la señal de control de encendido puede controlar el inicio de la combustión de las cargas de propulsor. Los detonadores y los iniciadores de combustión de propulsor, si las cargas de propulsor están siendo utilizadas, se pueden utilizar para detonar respectivamente cargas explosivas e iniciar la combustión del propulsor. Como se explica en lo anterior, las cargas explosivas y el inicio de la combustión de propulsor de cualquiera de uno o más detonadores e iniciadores (por ejemplo, detonadores e iniciadores plurales) se pueden controlar para responder a la señal de control de encendido del mismo en diferentes tiempos .

Aunque se puede utilizar una amplia variedad de sistemas de control de detonación alternativos, se describe a continuación un sistema ejemplar. Además, las referencias al encendido o detonación de explosivos en el planteamiento posterior aplican igualmente al inicio de la combustión de cargas de propulsor, si se utiliza con los explosivos. El sistema ejemplar se puede utilizar tanto en el contexto de detonar explosivos para experimentos y prueba de campo, tal como para determinar y evaluar los resultados de las explosiones de los diversos diseños de cargas explosivas, asi como aplicaciones comerciales, tales como cargas de detonación en una perforación subterránea o de otra manera colocada bajo la tierra para fracturar la roca para propósitos de recuperación de petróleo. Uno sistema tal se puede indicar por la frase "laboratorio de física de detonación móvil de alta fidelidad" (o por el acrónimo HFMDPL) . El término "laboratorio" se utiliza para indicar que el sistema se puede utilizar para detonación de explosivos para propósitos fines experimentales y de evaluación, pero el sistema no se limita al uso de laboratorio o experimental. De esta manera, el uso del acrónimo HFMDPL connota un sistema que no se limita a las aplicaciones experimentales y cualquiera de las referencias en el planteamiento posterior a aplicaciones experimentales es simplemente a manera de ejemplo.

Un HFMDPL ejemplar es adecuado para aplicaciones tal como conducir la prueba de detonación de alta fidelidad fuertemente diagnosticado en áreas remotas de una manera altamente controlada y opera para mejorar la seguridad, aseguramiento y el éxito de la ejecución de la prueba. En algunos ejemplos, esta instalación es móvil y se puede utilizar para ejecutar prueba de HE (de explosivo alto) pesadamente diagnosticada a pequeña escala y gran escala como es indicado por los requisitos del proyecto. Una forma deseable de HFMDPL se puede utilizar para lograr el encendido o detonación de los estudios complejos (por ejemplo, múltiples cargas explosivas) en múltiples ubicaciones remotas diferentes. Los controles de seguridad y protección se pueden integrar en el sistema junto con un diagnóstico de alta fidelidad y las capacidades de adquisición de datos. El HFMDPL se puede utilizar para desarrollar/optimizar composiciones explosivas que mejoran los sistemas de permeabilidad ( fracturación de roca) que son específicos para una formación geológica particular, permitiendo de esta manera recursos energéticos (por ejemplo, aceite de la fracturación) que se obtiene de manera más efectiva.

Muchos requisitos de seguridad se exponen al existir regulaciones gubernamentales aplicables a la prueba de detonación, por ejemplo, los requisitos para el manejo de HE, seguridad, protección y ejecución de prueba. Varios requisitos adicionales también pueden aplicar ya que son específicos en el carácter de la prueba de caracterización de sistema HE, prueba de escala de mina, y la prueba de escala de campo. Los componentes primarios del HFMDPL comprenden un centro de mando y un centro de instrumentos que se separan entre si durante el uso. La comunicación entre el centro de control y el centro de instrumentación se logra generalmente de manera inalámbrica, tal como por un enlace inalámbrico de alta velocidad fuertemente encriptado. Un sistema de control integrado de calidad asegurada y sistemas de diagnóstico de alta fidelidad múltiples se pueden integrar en el sistema del mando y el control.

En un ejemplo, el HF DPL comprende dos vehículos móviles, tales como dos remolques, un remolque de centro de mando y un remolque de centro de instrumento, que se diseñan y crean específicamente como una estructura de instalación portátil para el uso en conducción de la prueba de detonación de alta fidelidad pesadamente diagnosticada o explosiones comerciales, tal como para fracturación de roca, en áreas remotas en una manera altamente controlada. Estos sistemas móviles se pueden utilizar para conducir la prueba HE de sitio de encendido y escala de campo.

El HFMDPL también incluye deseablemente un sistema de ajuste de encendido y control (FSCS) . El FSCS pueden incluir o ser acoplado a detonadores de alto voltaje, tal como varios sistemas detonadores de alto voltaje separadamente sincronizados con un circuito de encendido de sincronización común (que puede permitir el control de sincronización independiente de la detonación de las cargas explosivas y el inicio de combustión de las cargas de propulsores) y retroalimentación de verificación. El HFMDPL también puede incluir características del sistema de seguridad y protección de personal, tal como uno o más enclavamientos que impiden la detonación si no están en el estado apropiado. Este sistema de esta manera puede tener el control de acceso bloqueado para el manejo de HE, simulacros y ejecución de pruebas. El sistema también incluye vigilancia de vídeo de los puntos de control primario y ejecución de la prueba. Un control de diagnóstico estandarizado también se puede integrar en el FSCS. Estos sistemas de diagnóstico son convencionales y se pueden utilizar para medir el comportamiento físico durante los eventos de detonación. Estos conjuntos de datos se pueden utilizar para herramientas de simulación numéricas, y para verificación de los resultados de prueba.

El sistema de mando y control también puede recibir entradas desde una pluralidad de instrumentos, por ejemplo, los instrumentos 1 a N con N que es un número arbitrario que corresponde al número de los instrumentos que producen datos separados que se utilizan. Estos instrumentos se pueden considerar que son una parte del sistema o más típicamente separados de los mismos aunque se acoplan a los mismos. Los instrumentos, por ejemplo, pueden incluir sistemas de cámara (tal como cámara de encuadre rápido [ (FF) ] y Sistema de Iluminación Xenón Mega Sun utilizado en los diagnósticos) ; sistemas de rayos X; un sistema de velocimetria Doppler de fotones (PDV); acelerómetros ; instrumentos acústicos in situ tal como se puede utilizar para medir el daño/formación de escombros, instrumentos de medición de tensión in situ, tal calibres de granos, varios sistemas de medición de tiempo de llegada (ToA) ; asi como otros instrumentos. Los sistemas de cámara e iluminación pueden utilizar longitudes de onda visibles para producir disparos de alta fidelidad en el momento de las posiciones del material (superficies y fragmentos) , que ayudan con el análisis de las ondas de choque y rarefacción que se han producido debido a una explosión. El sistema de instrumentos PDV (tal como un sistema PDV con 8 puntos como es comercialmente disponible de NSTech) se puede utilizar para producir mediciones puntuales de alta fidelidad de movimiento de choque y partículas en una superficie, y__ayudar con el análisis las ondas de choque y de rarefacción en la superficie bajo interrogación. Un sistema de rayos X (tal como un sistema de rayos de x 450 keV de cabezal doble con controlador, escáner y cables) puede utilizar longitudes de onda de rayos-x, por ejemplo, para producir disparos de alta fidelidad en el momento de las posiciones del material (superficies y fragmentos) a través de un arreglo de materiales (dependiendo de la atenuación) . Estos conjuntos de datos se pueden utilizar para el análisis de las ondas de choque y la rarefacción que se han producido dentro de un sistema en respuesta a una explosión. También, un control de diaqnóstico se puede integrar en el centro de instrumentación del sistema para facilitar la integración de los diagnósticos personalizados en cada prueba como es indicado por los requisitos del proyecto. También, el procesamiento de datos se puede lograr por este sistema, tal como por una computadora en el centro de control que puede utilizar software de análisis comercialmente disponible para analizar los datos capturados por los instrumentos en el centro de instrumentación en respuesta a las ondas de choque.

El centro de mando y control también puede enviar señales de control de instrumentos, por ejemplo de un centro de instrumentación del sistema en las salidas de instrumentación del mismo (que puede ser discreto o comprenden entradas/salidas para enviar y recibir datos de los instrumentos) . De esta manera, una pluralidad de salidas de instrumentación, se pueden proporcionar con cada uno, por ejemplo, que se proporciona para acoplamiento a un instrumento asociado respectivo para enviar señales de control de instrumentos para controlar el instrumento asociado .

El HFMDPL también puede comprender por lo menos un aparato de hardware de computación en el centro de mando, tal como se explica a continuación. Adicionalmente, el centro de instrumentación del HFMDPL también puede incluir un procesador, tal como sistemas controladores basados en FPGA en National Instruments para controlar el flujo de datos y las señales de control de detonación. El centro de mando también puede incluir uno o más osciloscopios (tal como comercialmente disponibles de Textronix) para las mediciones de diagnóstico.

El HFMDPL ejemplar descrito a continuación, se puede utilizar para ejecutar la pruebas de caracterización de explosivos altos de escala pequeña (HE) , la prueba de sistema HE, y las pruebas de escala de mina y campo, asi como el control de las detonaciones de control de explosión comerciales, tal como en relación con la explosión de la fracturación subterránea.

En algunos ejemplos, el HFMDPL se utiliza para caracterizar las formulaciones HE clase 1.1 no ideal de alta densidad de energía especificas. Por ejemplo, el HFMDPL se puede utilizar para la caracterización del frente de choque, la caracterización de la pluma de reacción de los productos que se gasifican detrás del frente de choque, y la verificación de las especificaciones del fabricante de HE. El HFMDPL también se puede utilizar para la caracterización de las configuraciones de sistema de HE. Por ejemplo, el HFMDPL se puede utilizar para caracterizar los sistemas que contienen HE, aluminio y salmuera (o propulsor líquido) ; y la caracterización y validación de los sistemas de detonación de alto voltaje autocotenidos (planos de detonación) [ver FIGS. 26A y 26B] ; y/o caracterización y validación de los sistemas de propulsor-HE combinados.

La prueba de escala de Minas puede utilizar diagnóstico convencional para analizar los datos generados de una explosión de prueba para caracterizar sustancíalmente los efectos de un sistema HE dentro de una formación geológica compleja y sin los efectos de las condiciones limitantes superficiales, y para validar/actualizar las capacidades de simulación numéricas asociadas requeridas para diseñar tales estudios. La escala de mina se puede utilizar para separar de manera eficaz los problemas/desarrollos complejos asociados con el diseño de desempeño de sistema HE de los problemas/desarrollos de ingeniería de la perforación de pozo complejos que pueden utilizar estos diseños de sistema HE una vez perfeccionados. En algunos ejemplos, una prueba de escala de mina puede incluir lo siguiente: conjuntos de diagnóstico específicos para caracterizar la funcionalidad del sistema HE y la caracterización de la interacción de onda dentro de la formación; técnicas acústicas para evaluar dinámicamente el daño en la formación; diagnósticos post mortem para validar esta en técnica de fracturamiento in situ; y diagnósticos sísmicos y/o micro-sísmicos. La prueba de escala de mina se puede diseñar y utilizar para mostrar/validar todas las funciones requeridas para ejecutar la prueba HE de escala de campo y/o la fracturacion de escala comercial para la formación geológica particular. El conocimiento ganado de la prueba de escala de mina luego se puede utilizar para actualizar/corregir defectos identificados en el conjunto de funciones integrado requerido para ejecutar pruebas HE de escala de camp. El sistema HE perfeccionado/validado se puede cambiar a un estudio escala de campo (pozo a bajo) . El HFMDPL luego se puede utilizar para integrar un sistema HE en un entorno de perforación de pozo diseñado permitiendo de esta manera la fracturacion in situ en una perforación de pozo(s).

El HFMDPL en una forma deseable puede utilizar un sistema HE para liberar fuentes de energía bloqueadas en las formaciones geológicas de baja permeabilidad para ser liberadas al crear nuevas redes de fractura y al volver a movilizar las fracturas existentes, mientras que no requiera la inyección subterránea de millones de galones de agua u otros aditivos o apuntalantes químicos asociados con la fracturacion hidráulica convencional. Además, el HFMDPL descrito se puede utilizar para diseñar sistemas con cargas personalizadas a los perfiles de suelo específicos dirigiendo de esta manera la fuerza de la explosión hacia fuera, lejos de la perforación de pozo misma y liberando de esta manera el recurso energético deseado.

Con referencia a la FIG. 27, se ilustra un sistema de mando y control ejemplar 800. El sistema de mando y control comprende un centro de instrumentación 802 que deseablemente es móvil y comprende un vehículo tal como un remolque que tiene conjuntos de ruedas 804, 806. El remolque aloja deseablemente varios aparatos de control y pre-monitoreo de instrumentación, así como otros componentes, tal como se describe a continuación. El remolque ilustrado 802 tiene una puerta 808 con un cerrojo 810 que puede comprender un enclavamiento operable para enviar una señal al hardware de computación dentro del remolque para indicar si la puerta 808 se desbloquea. El remolque 802 se muestra separado por una distancia D2 de un área 810 donde un explosivo se va a detonar. El área de explosión ilustrada 810 se muestra circundada por una valla 812, con un punto de acceso, tal como una puerta 814 en una sección de la valla. Otros puntos de acceso se pueden proporcionar también. La puerta 814 comprende un cerrojo 816 y un enclavamiento tal como en el cerrojo en la puerta proporciona una señal de la puerta al remolque de instrumentación, tal como a través de comunicación inalámbrica o conexiones alámbricas, para indicar si la puerta se cierra. Varios instrumentos se pueden colocar en el área de explosión para el uso en la evaluación del estallido o explosión. Dependiendo del instrumento, se puede acoplar al hardware de computación en el remolque 802, tal como conexiones alámbricas o comunicaciones inalámbricas, para proporcionar información al centro de instrumentación, tal como señales de estado en algunos casos (por ejemplo, que el instrumento sea ajustado con la ajustes apropiados y sea operacional) y señales de datos que corresponden a los datos recolectados por los instrumentos, tales como datos que resultan de un estallido o explosión.

El sistema de mando y control 800 también comprende un centro de mando 820 que es deseablemente móvil y puede comprender un vehículo. En la FIG. 27, el vehículo de mando se muestra como un remolque con llantas 822, 824 para el uso en el movimiento del remolque desde una ubicación a otra. Las llantas 804, 806, 822, y 824 se pueden fijar permanentemente (a través de ejes respectivos) a sus remolques respectivos o se pueden separar y utilizar solamente durante el movimiento de los remolques de un sitio de explosión a otro. La movilidad del centro de mando 820 y el centro de instrumentación 802 permite que el sistema de mando y control se transporte fácilmente de un sitio de explosión a otro. En la FIG. 27, el centro de mando 820 se muestra separado a una distancia DI del centro de instrumentación 802. El centro de instrumentación 802 se puede colocar relativamente cercano al sitio de explosión 810 mientras que el centro de mando se coloca típicamente mucho más alejado del centro de explosión, tal como millas lejanas del centro de explosión. De esta manera, la distancia del centro de mando 820 al área de explosión es deseablemente mayor que la distancia del centro de instrumentación 802 al área de explosión. El centro de mando se muestra con una puerta 822 que también se puede proporcionar con un enclavamiento si se desea. Sin embargo, esto es menos importante, puesto que el centro de mando se coloca típicamente muy lejos del sitio de explosión.

La FIG. 28 es una ilustración esquemática de un vehículo de instrumentación ejemplar o centro de instrumentación 802 y un vehículo de mando ejemplar o centro de mando 820. En general, en una modalidad, el vehículo de mando comprende una pluralidad de dispositivos de control de detonación que cada uno debe producir una señal de autorización de detonación antes de que el remolque de instrumentación pueda comandar la ocurrencia de una detonación. En la FIG. 28, uno de tal dispositivo de control puede comprender un control de llave 840. El control de llave 840 se acciona al hacer girar manualmente una llave para desplazar un interruptor de una posición de apagado o no de encendido a una posición autorizada de encendido dando por resultado la generación de una primera señal de autorización de encendido en una salida 842 del control de llave. Además, un segundo interruptor, tal como un interruptor de hombre muerto indicado el control D S 844 en la FIG. 28, también se proporciona. El interruptor de hombre muerto puede ser un interruptor manualmente accionado, tal como un interruptor controlado por pedal que, cuando se desplaza y se mantiene en una posición de autorización de encendido, provoca otra (por ejemplo, una segunda) señal de autorización de encendido que se proporciona en una salida 845 del control de DMS . El centro de mando 820 también puede comprender hardware de computación de mando 846, tal como un computadora programada 847, configurada para programar instrucciones, un ejemplo de los cuales se exponen a continuación, para controlar la operación del centro de mando para enviar señales al centro de instrumentación dando por resultado el encendido de uno o más cargas explosivas y/o el inicio de una o más cargas de propulsores en respuesta a una señal de control de encendido del centro de instrumentación como se describe a continuación. El hardware de computación del centro de mando, tal como la computadora ilustrada 847, puede ejecutar un programa de interfaz para interactuar con el centro de instrumentación y más específicamente con el hardware de computación de sistema de ajuste y control de encendido (hardware de computación FSCS) 900 del centro de instrumentación. El hardware de computación de centro de mando puede comprender por lo menos una entrada/ salida 848 de la cual las señales se pueden enviar y recibir. La entrada/salida puede comprender una o más entradas discretas y salidas plurales.

Como se explica a continuación, el hardware de computación 846 puede comprender una pantalla 850. La pantalla puede mostrar una representación, por ejemplo una representación visual en forma icónica, de varios instrumentos y enclavamientos acoplados al centro de instrumento, asi como cualquiera de los instrumentos y dispositivos interbloqueados conectados o acoplados directamente al centro de mando. Además, una descripción textual del instrumento también se puede mostrar junto con el icono, si lo hay. También, el estado de los instrumentos y los enclavamientos (por ejemplo, si los instrumentos son operacionales , si una puerta o compuerta se abre o se cierra, etc.) se puede mostrar en la pantalla 850. Además, el hardware de computación de centro de mando se puede configurar para mostrar un interruptor implementado por computadora en la pantalla 850, junto con el estado del control de llave y el control D S . Estas pantallas pueden estar en una sola pantalla común de modo que un operador en el centro de mando puede determinar fácilmente si el sistema de mando y control está en una posición para provocar la detonación de los explosivos.

Una red de comunicaciones, que puede ser una red inalámbrica, pero en una forma que es deseablemente una red de comunicaciones inalámbrica, se muestra en 860. La red de comunicaciones 860 puede comprender un transmisor/receptor ( transceptor) 870 en el centro de mando y un transmisor/ receptor complementario (transceptor ) 872 en el centro de instrumentación. La red de comunicaciones facilita la transmisión de datos y otras señales entre los centros de mando y instrumentos. La red de comunicaciones puede ser una red, extremadamente segura, por ejemplo una red altamente encriptada, para proporcionar seguridad mejorada sobre la detonación de los explosivos. De esta manera, las señales que corresponden a la primera, segunda y tercera señales de autorización de detonación (que corresponden al control de llave 840 que se coloca en su posición de autorización de encendido, el control DMS 844 que se coloca y se mantiene en su posición de autorización de encendido, y el interruptor de la computadora 846 que se colocado en su señal de autorización de encendido) se puede comunicar del transmisor-receptor inalámbrico 870 al transmisor-receptor 872 de la unidad de instrumentación. En esta descripción, el término "que corresponde" con referencia a las señales significa que una señal es la misma como o derivada de o una modificación de otra señal, tal como por la formación, filtración y/u otro procesamiento de seña. Además, las señales enviadas o transmitidas en respuesta a otra señal también pueden constituir una señal correspondiente. Una señal correspondiente en genera lleva o representa el contenido de información de la señal a la cual corresponde.

El centro de instrumentación 802 en la modalidad de la FIG. 28 ilustrada comprende un monitor de llave 890. El monitor puede ser implementado por software y partes del hardware de computación en el centro de la instrumentación. El monitor de llave puede operar para monitorear las señales de entrada en una linea 892 del transceptor 872 para determinar si el estado del control de llave 840 en el centro de mando se ha desplazado a una posición en la cual la primera señal de autorización de encendido se ha generado. De esta manera, el monitor de llave busca una actualización de estado correspondiente a la posición del control de clave. Además, un monitor DMS 893, que también se puede implementar por software o comprende una porción del hardware de computación en el centro de instrumentación, se proporciona y puede operar señales de monitor en la linea 892 indicando el estado de la salida del control DMS 7844. El monitor DMS 893 determina si el control de DMS se ha desplazado para proporcionar una segunda señal de autorización de encendido que corresponde al segundo interruptor que está en la posición autorizada de encendido. El monitor DMS ilustrado 893 puede comprender una entrada 894 para recibir señales de la linea 892 que corresponden al estado de control DMS 844. El monitor de llave también puede comprender una salida 891 para recibir señales que corresponden al estado de control de llave 840.

El hardware de computación de sistema de ajuste y control de encendido (FSCS) 900 también se incluye en el centro de instrumentación ilustrado 802. El hardware de computación FSCS 900 puede ser una computadora similar a un aparato de computación 847, asi como otras formas de hardware de computación, tal como un circuito FPGA configurado para llevar a cabo las funciones descritas a continuación. El hardware de computación FSCS comprende una entrada/salida 902 acoplada a la linea 892 para enviar señales a y recibir señales del transceptor 872. La entrada/salida 902 puede comprender una o más entradas y salidas discretas. El hardware de computación FSCS recibe las primeras señales de autorización que corresponden a la posición de un interruptor implementado de software, si se utiliza, en el centro de mando, y las señales que indican el control de llave y el control de DMS están en sus primeras posiciones de autorización como se determina por el monitor de llave 890 y el monitor DMS 893 y de esta manera pueden determinar si los tres interruptores están en sus posiciones de encendido autorizadas de encendido.

Además, el hardware de computación FSCS 900 puede comprender una pluralidad de entradas colectivamente indicadas en 904 para recibir señales que corresponden a los datos recolectados por los instrumentos, señales relacionadas con el enclavamiento y señales de estado de los instrumentos. Estas entradas pueden comprender entradas/salidas y/o salidas discretas en las cuales las señales de control de instrumentos (por ejemplo, para ajustar las condiciones operacionales para los instrumentos) se pueden enviar desde el centro de instrumentación hasta los instrumentos asociados respectivos asociados con las salidas respectivas.

El hardware de computación FSCS no se limita a solo el procesamiento de estas señales.

En la modalidad ilustrada, se proporciona una pluralidad de instrumentos para monitorear las explosiones en la zona de estallido 810. En la FIG. 28, los instrumentos 1-N se indican respectivamente cada uno por un bloque asociado fuera del centro de instrumentación. Se debe entender que, dependiendo del instrumento, se puede situar dentro o en la estructura del centro de instrumentación. Además, en el bloque de la FIG. 28 se muestran los enclavamientos etiquetados I-N. Típicamente por lo menos uno de tal enclavamiento se incluye, y más típicamente una pluralidad de enclavamientos discretos. Por consiguiente, la figura muestra los enclavamientos 1-N. La letra N se refiere a un número arbitrario como cualquier número de instrumentos y enclavamientos que se pueden utilizar. Aunque más de un instrumento se puede conectar a una entrada de instrumentación en el centro de instrumentación, en la modalidad ilustrada, cada instrumento se muestra con una entrada asociada con todas estas entradas indicadas colectivamente por el 906 en la FIG. 28. Para conveniencia, los enclavamientos se muestran conectados por una entrada común 908 al centro de instrumentación, se entiende que una pluralidad de entradas de enclavamiento se utilizarían más típicamente con una de tal entrada que se acopla a cada enclavamiento. Las entradas 906 y 908 se acoplan al hardware de computación FSCS. En este ejemplo, las entradas se acoplan a las entradas respectivas de un administrador de interrupción 910 que puede comprender una porción del hardware de computación FSCS. El administrador de interrupción, si se utiliza, puede comprender por ejemplo un circuito de arreglo de puerta programable de campo (FPGA), programado o configurado para llevar a cabo las funciones descritas a continuación.

En general, el administrador de interrupción sondea los instrumentos y enclavamientos para confirmar si los instrumentos están en su estado operacional deseado (por ejemplo, ajustes inicializados, instrumentos adecuadamente accionados, listos para responder, responde a las señales de prueba) y si los enclavamientos están en su condición deseada o estado para encender un explosivo en la zona de estallido 810. El administrador de interrupción también puede enviar señales de programación, en el caso de los instrumentos programables , para por ejemplo, ajustar los parámetros para que los instrumentos que se coloquen en su estado operacional deseado. Además, en el caso de enclavamientos remotamente controlables, el administrador de interrupción puede enviar señales de control de enclavamiento a través de la entrada/salida 908 a uno o más de enclavamientos asociados para, por ejemplo, colocar los enclavamientos en el estado deseado (por ejemplo, cerrar remotamente una puerta y bloquearla) . Además, en la ocurrencia de una explosión en la zona de estallido, o en otras veces en que los datos se deseen que se recolecten (por ejemplo, datos de temperatura en una perforación de pozo) , las señales de datos de instrumentos que corresponden a los datos tales como los datos acumulados como resultados de los estallidos se pueden comunicar de los instrumentos respectivos a través de las entradas 906 al administrador de interrupción con las señales que corresponden a estas señales de datos basadas a través de las entradas 904 a, por ejemplo, una computadora de hardware de computación FSCS. Los datos se pueden procesar en el hardware de computación FSCS o se transmiten en cualquier lugar, tal como al centro de mando o a otra ubicación para análisis y procesamiento.

Asumiendo que las condiciones son correctas para el encendido (por ejemplo, todas las señales de autorización de encendido se reciben de los interruptores de autorización de encendido en el centro de mando, todos los instrumentos deseados están en un estado aceptable para recolectar los datos en el encendido y los enclavaraientos en su estado deseado para encendido) , una salida de señal de control de encendido del hardware de computación FSCS se envía a través de una línea 920 (por ejemplo a lo largo de un conductor eléctrico o alambre) a un controlador de carga 922. En respuesta, el controlador de carga provoca la detonación de un detonador 924 y/o el inicio de un iniciador para una carga de propulsor en respuesta a la señal de control de encendido y provoca que el explosivo 926 se detone (o carga de propulsor para inicio si 926 es una carta de propulsor) . En ejemplos en donde un sistema de descarga capacitiva se utiliza para detonar el detonador 924, el hardware de computación FSCS también puede proporcionar una señal de control de carga a lo largo de la línea 920 para provocar que una fuente de voltaje alto acoplado al circuito de carga 922 cargue un capacitor en el circuito 922 a un nivel tal que cuando se autorice el encendido, el capacitor se descarga en el detonador 924 (o iniciador si este componente es un iniciador) provocando la detonación/inicio. También, en este ejemplo específico, un capacitor de drenado 928 se muestra para acoplamiento selectivo al capacitor de circuito 922 para drenar la carga del capacitor si el encendido no se presenta dentro de un tiempo predefinido después de la señal de control de encendido, o si un sistema se va a colocar en un modo enclavamiento . El hardware de computación de sistema de ajuste y control de encendido puede generar una señal apropiada a lo largo de la linea 920 para provocar la descarga del capacitor para colocar el sistema en un modo enclavamiento . De esta manera, si el detonador/iniciador es de un tipo que se detona/inicia en respuesta a la descarga de una unidad de descarga capacitiva (CDU) , la unidad de instrumentación puede proporcionar una señal de control de descarga CDU para provocar la descarga del CDU al potencial de tierra en caso de que cualquiera de uno o más de los instrumentos plurales y por lo menos un enclavamiento no esté en su estado de encendido autorizado. La señal de control de descarga también puede enviarse si las señales de autorización de encendido están ausentes, o cambian de un encendido autorizado a un estado autorizado no de encendido.

Se debe entender que varios procedimientos para configurar el hardware de computación del centro de mando y centro de instrumentación se puede utilizar para implementar el sistema de mando y control. Ejemplos específicos de la lógica de configuración, que se puede implementar como instrucciones de programación para una computadora, se describen a continuación. Se va a entender que la descripción no se limita a estos ejemplos.

Con referencia a la FIG. 29, un diagrama de flujo para un procedimiento ejemplar para comunicar el estado del control DMS (o interruptor de hombre muerto) 844 y el control de llave (o interruptor de control de llave) 840 del centro de mando al centro de instrumentación es descrito. Alternativamente, todos interruptores se pueden monitorear. Además, este diagrama de flujo también ilustra un procedimiento para monitorear el funcionamiento del enlace de comunicaciones en el lado del vehículo de mando del sistema de mando y control.

En los ejemplos que siguen, las lineas punteadas indican un enlace de comunicación, por ejemplo una conexión de Ethernet, establecida a través de la red de comunicaciones 860. En las ilustraciones, la referencia a "Monitor" se refiere a lado del centro de instrumentación del sistema de mando y control además, la palabra "Control" se refiere al lado de centro de mando del sistema de mando y control.

El proceso de la FIG. 29 comienza en un bloque 940 que se refiere a establecer una conexión entre el centro de mando y el centro de instrumentación a través de la red de comunicaciones 860. Del bloque 940, se alcanza un bloque 942 en el cual una sarta aleatoriamente generada de datos (por ejemplo, un paquete de datos de prueba) se envía desde el centro de control 820 al centro de instrumentación 820. En el bloque 944 el centro de control lee una cadena de datos de respuesta (por ejemplo, un paquete de datos de prueba de respuesta) del dentro de instrumentación con estas cadenas de prueba que se comparan en el bloque 946. Si las cadenas de prueba difieren, por ejemplo, el paquete de prueba de respuesta no es la que se esperó, se indica un error en el funcionamiento del enlace de comunicaciones 860 (el enlace se puede considerar inoperante mientras que exista tal error) . En el caso de una diferencia, una ramificación 948 es sequida de nuevo al bloque 940 y la prueba del enlace de comunicación continúa. También, si la cadena de datos de retorno no se recibe del centro de instrumentación por el centro de mando dentro de un tiempo deseado, que se puede determinar, y puede ser un intervalo de tiempos, se hace una determinación en el bloque 946 que la conexión se ha perdido (el enlace se puede considerar inoperante mientras que la conexión se pierda. En este caso, la linea 948 también se sigue de nuevo al bloque 940. De esta manera, la porción del diagrama de flujo descrita solo, indicado generalmente 950, evalúa el funcionamiento de la red de comunicación del lado del centro de mando del sistema. Si la red de comunicación está funcionando, (considerado inoperante) , en esta modalidad ejemplar los explosivos no se detonarán.

Si en el bloque 946 el paquete de datos de prueba y el paquete de datos de prueba de respuesta coinciden como se espera y un paquete de datos de respuesta se regresa antes de un tiempo fuera, entonces se alcanza un bloque 952. En el bloque 952 se hace una determinación en cuanto si el estado se cambia. Más específicamente, este bloque puede comprender alternativamente bloques separados, en los cuales se hace una verificación para cualquiera de los cambios en el estado de control de llave 840, el control DMS control 844 o el interruptor implementado en computadora, si lo hay, implementado por el hardware de computación de mando 846. Además, en una modalidad el software del sistema de computación de mando se puede colocar en un modo de prueba durante el cual se bloquea una explosión. El cambio en este estado al modo de prueba se puede verificar en el bloque 952. Si el estado no ha cambiado en el bloque 952, una linea 954 se sigue de regreso al bloque 942 y el proceso de monitorear el enlace de comunicaciones y observar los cambios de estado continúa. Si un cambio de estado se ha determinado en el bloque 952, se alcanza un bloque 956 y del nuevo estado del componente que tiene un estado cambiado se transmite al lado de instrumentación 802 del sistema de mando y control. En el bloque 958 se hace una verificación en cuando si el nuevo estado se ha recibido por el lado de control de instrumentación del sistema. Por ejemplo, el lado de instrumentación 802 puede enviar una señal de regreso al lado de mando 820 confirmando la recepción del cambio de estado. Si en el bloque 958 la respuesta es no, una linea 960 se sigue de regreso al bloque 956. Por otra parte, si la respuesta en el bloque 958 es si, un cambio de estado se ha actualizado y una linea 996 se sigue de regreso al blogue 940 con el proceso que continúa.

En una modalidad, el sistema de mando y control requiere cada una de las señales de autorización de detonación que están en un estado autorizado de detonación (el estado de todos tales artículos que están en el estado de encendido autorizado) como una precondición a la provisión de una señal de control de encendido a un detonador de explosivo. También, el sistema deseablemente busca continua o periódicamente estos cambios de estado.

La FIG. 30 ilustra un software de configuración ejemplar o diagrama de flujo para el lado de centro de instrumentación 802 del centro de mando y control que se relacionan con el monitoreo de la función del sistema de comunicación del lado de instrumentación y también que se relaciona con la actualización del estado. Este subproceso comienza en un bloque 1000, en el cual el centro de instrumentación intenta conectarse al centro de mando del sistema a través de la red de comunicaciones 860. En el bloque 1002 alcanzado del bloque 1000, se hace una determinación en cuanto si la conexión ha fallado. Si la respuesta es sí, se alcanza un bloque 1004 en el cual se hace una determinación si los intentos se han hecho para durar más de un período de espera, tal como tres segundos. Si la respuesta es no en el bloque 1004, una línea 1006 se sigue a una línea 1008 y de regreso al bloque 1000 con la conexión intentada que continúa. Si los intentos se han hecho además de un periodo de tiempo de espera, se alcanza un estado de ajuste para el bloque falso 1010. En este bloque uno o ambos de las salidas del interruptor de hombre muerto o el interruptor de control de llaves se considera que está en el estado de encendido no autorizado. Como resultado, no se enviará una señal de control no de encendido al detonador (es) de los explosivos bajo estas condiciones donde la comunicación del lado de instrumentación al lado de mando del sistema se determina por el centro de instrumentación que se pierde (el enlace de comunicación se puede considerar inoperante en tal caso) .

Si en el bloque 1002 la conexión ha tenido éxito (no falló) , una linea 1012 se sigue a un bloque 1014 y una cadena de datos (por ejemplo, un paquete de datos de prueba) se lee del lado de control del sistema. En el bloque 1016, alcanzado del bloque 1014, se hace una determinación en cuanto si un tiempo de espera se ha alcanzado. Si el tiempo de espera se alcanza, entonces la cadena de datos (por ejemplo, un paquete de datos de prueba) no se ha recibido dentro de un tiempo deseado. En este caso, una ramificación de si 1017 se sigue del bloque 1016 de regreso al bloque 1000 y el proceso continúa. Si la cadena de datos se recibe antes de que se alcance el tiempo de espera, se alcanza un bloque 1018. Otro bloque, no mostrado, se puede colocar entre los bloques 1016 y 1018 como una opción para determinar si una coincidencia de cadena de datos se ha logrado y, sino la linea 1018 se puede seguir de regreso al bloque 1000. En el bloque 1018 se hace una determinación en cuanto a si se ha recibido nuevo estado. El bloque 1018 puede ser una pluralidad de bloques, por ejemplo, uno que se asocia con o monitorea el estado de cada uno de los interruptores en el lado de centro de mando del sistema. Si la respuesta es no en el bloque 1018, una linea 1020 regresa al proceso de regreso al bloque 1014. Si la respuesta en el bloque 1018 es si, por lo menos uno de los interruptores ha recibido un nuevo estado (por ejemplo, conmutado de un estado no de encendido a un estado autorizado de encendido) . En este caso, el estado se actualiza en el bloque 1022. El proceso luego continúa a través de la linea 1020 al bloque 1014. De esta manera, el diagrama de flujo de la FIG. 30 ilustra un método para tanto verificar que el sistema de comunicación está funcionando del lado de instrumentación del sistema de mando y control. Este diagrama de flujo también ilustra un método para actualizar el estado de la pluralidad de interruptores de autorización de encendido en el centro de mando que en una modalidad deseable se puede accionar a un estado autorizado de encendido, antes de que el centro de instrumentación envié una señal de control de encendido para provocar la detonación de las cargas explosivas.

La configuración del hardware de computación FSCS ejemplar también puede comprender procesos plurales que pueden ejecutarse en paralelo. Uno de tal proceso puede dirigir la comunicación dentro de la lógica, tal como lógica de software operada en una computadora FSCS. Otro proceso puede tratar co la comunicación con las señales físicas (por ejemplo, eléctrica), tal como de los enclavamientos e instrumentos .

Un proceso de comunicación de software ejemplar para el hardware de computación FSCS (que nuevamente se puede implementar en el hardware diferente a una computadora de propósito general programada, tal como en un chip programable) se muestra en la FIG. 31. El proceso de la FIG. 31 comienza en un bloque 1024 se hace una conexión entre el hardware de computación FSCS 900 y el software de interfaz FSCS que se ejecuta en la computadora 847 den centro de mando. En un bloque 1026, alcanzado del bloque 1024, una cadena de datos (por ejemplo, un paquete de datos de prueba) se lee del centro de mando. En el bloque 1028 se hace una determinación en cuanto si se ha alcanzado un tiempo de espera antes de que la cadena de datos de prueba se haya recibido. Si la respuesta es sí, en un bloque 1030 la conexión de señal a través de la red de comunicaciones 860 se considera pérdida (el enlace de comunicación se puede considerar que es inoperante en la determinación de que la comunicación se pierde) y se utiliza por el diagrama de flujo lógico de la FIG. 32 como es explicado a continuación. En el bloque 1030, el "2do proceso" se refiere al proceso que trata con las señales eléctricas o físicas de procesamiento de las fuentes externas, un ejemplo de las cuales se explica a continuación en relación con la FIG. 32. Desde el bloque 1030, el proceso regresa al bloque 1024 y continúa. Si el tiempo de espera no se alcanza en el bloque 1028, se alcanza un bloque 1034 en el cual se hace una determinación en cuanto si cualquiera de los ajustes requeridos se han recibido del centro de mando. Tales ajusta se pueden ingresar por un dispositivo de entrada de datos en el software de interface FSCS de la computadora 847 en el centro de mando ilustrado. Estos ajustes pueden incluir atributos tales como la sincronización de cualquier cuenta regresiva al encendido, a la identificación de los enclavamientos de instrumentos, así como sus ajustes y estado requerido para ser cumplidos antes de que se detone un explosivo. Si cualquiera de los ajustes se recibe, un bloque 1036 se alcanza y los ajustes en el 2do proceso se actualizan (FIG. 32) . En un bloque 1038 alcanzado del bloque 1036, se hace una determinación en cuanto si el 2do proceso de la FIG. 32 se debe iniciar. Si la respuesta es sí, el 2do proceso se indica como se indica por un bloque 1040. Sí la respuesta en el bloque 1038 es no (el 2do proceso no necesita ser iniciado) , un bloque 1042 se alcanza a través de una linea 1044. La línea 1044 también conecta el bloque 1040 al bloque 1042. En el bloque 1042, el software en el lado del centro de instrumentación 802 reconoce la recepción de la cadena de datos (paquete de datos) del lado del centro de mando 802 y regresa la cadena de datos (paquete de datos de prueba) al centro de mando en donde se verifica en el centro de mando para correspondencia. Desde el bloque 1042, se alcanza un bloque 1045 en el cual la información de estado actualizado se envía del lado de instrumentación al software de interface FSCS de la computadora 847. Esta información de estado puede comprender el estado de enclavamientos (por ejemplo, se cierran las puertas y compuertas) y el estado de los instrumentos (por ejemplo, son operacionales y se ajustan con los ajustas apropiados para recolectar los datos en la ocurrencia de una explosión) . Desde el bloque 1045, una línea 1046 es seguida de regreso al bloque 1026 y el proceso continua .

Con referencia a la FIG. 32, una lógica ejemplar, que pueden ser etapas o instrucciones de programa implementados por computadora, para el hardware de computación FSCS 900 se describe para el procesamiento de señal física.

El proceso ejemplar ilustrado de la FIG. 32 inicia en un bloque 1050 en el cual el hardware de computación FSCS provoca que los componentes del sistema se inicialicen a los valores de omisión iniciales. Por ejemplo, el voltaje de salida de la línea de señal de control de encendido se ajusta a cero si los voltios cero corresponden a una condición no de encendido. Además, si los capacitores se utilizan para detonar varios detonadores para detonar en consecuencia sus explosivos respectivos asociados, las señales de control, si son necesarios, se pueden enviar a una descarga de los capacitores. Desde el bloque 1050, se alcanza un bloque 1052 y se hace una verificación en cuanto si el centro de instrumentación del sistema de mando y control se acopla a 1 software de interface FSCS en el centro de mando. Esto se refiere de nuevo al proceso asociado con el bloque 1024 en la FIG. 31. Si la conexión se ha perdido, se hace una determinación en un bloque 1054 en cuanto si la conexión se ha perdido por más de un tempo predeterminado. Por ejemplo, este tiempo se puede establecer en cinco segundos. Si la respuesta en el bloque 1054 es no, una línea 1056 se sigue de regreso al bloque 1052 y el proceso continúa.

Si la conexión se ha perdido por más del tiempo predeterminado como establecido en el bloque 1054, se alcanza un bloque 1057 en el cual se hace la determinación en cuanto a si tanto la cuenta regresiva de encendido ha comenzado como la comunicación se ha perdido por más de un tiempo predeterminado, tal como cinco segundos. Si la respuesta en el bloque 1057 es sí, el sistema interrumpe la cuenta regresiva para bloquear el encendido ya que la conexión entre el centro de instrumentación y el centro de mando se ha perdido (por ejemplo, el enlace de comunicación se considera inoperante cuando la conexión se encuentra que se perdió) y la cuenta regresiva ha comenzado. Es decir, en este caso, una linea 1058 se sigue desde el bloque 1057 hasta un bloque 1060 y se inicia una secuencia de modo enclavamiento . Por ejemplo, en los capacitores de detonación de modo enclavamiento se puede provocar que se descargue al potencial de tierra (no a los detonadores) asumiendo que los capacitores no se descargan automáticamente en ausencia de una señal de encendido y se bloquea la señal de controlo de encendido. Desde el bloque 1060, a través de una linea 1062, se alcanza un bloque 1064 y los suministros de energía del sistema se deshabilitan de modo que los capacitores de encendido no se pueden cargar cuando están en el modo enclavamiento en este ejemplo. Desde el bloque 1064, a través de una línea 1066, el proceso regresa al bloque 1050 y continúa como se describe en la presente.

Por otra parte, si la respuesta en el bloque 1057 es no, entonces: (i) la comunicación entre el software del centro de mando y el centro de instrumentación no se ha perdido por mucho tiempo y la cuenta regresiva no ha comenzado; (ii) la comunicación no se ha perdido por mucho tiempo pero la cuenta regresiva no ha comenzado; o (iii) la comunicación no se ha perdido por mucho tiempo y la cuenta regresiva ha comenzado. En cualquiera de estos casos, desde el bloque 1057 se alcanza una linea 1070 y se sigue a un bloque 1072 y la cuenta regresiva al encendido se pausa si se ha iniciado. En el bloque 1072, el proceso continúa en la linea 1056 y de regreso al bloque 1052. En el bloque 1072 si la cuenta regresiva no ha comenzado (por ejemplo, la comunicación se perdió por mucho tiempo antes de comenzar la cuenta regresiva) , la cuenta regresiva no se pausa en el bloque 1072 ya que todavía no había comenzado.

Regresando al bloque 1052 de la FIG. 32, si en este bloque la conexión entre el hardware de computación FSCS centro de computación y el software de interface FSCS del centro de mando no se pierde, se alcanza un bloque 1074 en el cual se hace una determinación en cuanto a si todos los enclavamientos están libres (en un estado apropiado para encendido) . Por ejemplo, todas las puertas y compuertas que necesitan ser cerradas en un estado cerrado, y son los DMS, los interruptores de llave y software en el centro de mando en el modo de encendido autorizado. Si la respuesta en el bloque 1074 es no, se alcanza un bloque 1076 y se hace la determinación en si la cuenta regresiva ha comenzado. Si la respuesta es no, una línea 1077 se sigue de regreso al bloque 1052 y el proceso continúa. Si la cuenta regresiva ha comenzado cuando el bloque 1076 se alcanza y los enclavamientos no están libres (por ejemplo, se ha abierto el interruptor de hombre muerto) , la detonación se bloquea ya que una ramificación de si 1078 se sigue desde el bloque 1076 hasta el bloque 1060 con la secuencia de modo enclavamiento que comienza en el bloque 1060 como se describe previamente. El proceso continúa desde el bloque 1060 como se describe en lo anterior.

Regresando al bloque 1074, se asume que todos los enclavamientos están listos. En este caso, desde el bloque 1074 se alcanza un bloque 1080 en el cual se hace una determinación en cuanto si la cuenta regresiva al encendido (para enviar la señal de control de encendido) ha iniciado. Si la cuenta regresiva no ha iniciado, se alcanza un bloque 1082 y la cuenta regresiva se inicia. Si la cuenta regresiva se pausó en 1072 pero la conexión en el bloque 1052 no se ha perdido por mucho tiempo, cuando el bloque 1082 se alcanza la cuenta regresiva puede, por ejemplo, ser reiniciada en cero o se inicia donde se dejó en el momento en que se pausó. Desde el bloque 1082 el proceso continúa hasta un bloque 1084 en el cual se hace una determinación en cuanto si todos los interruptores están listos. El bloque 1084 también se alcanza del bloque 1080 si la cuenta regresiva se determinó que se ha iniciado cuando la solicitud se hizo en el bloque 1080. En el bloque 1084 se hace una determinación en cuanto si los interruptores están en su estado deseado. De esta manera, en el bloque 1084 se hace la confirmación, por ejemplo, de si los instrumentos necesarios para la detonación son operacionales y dentro de sus ajustes apropiados y estados apropiados para obtener los datos cuando se presenta una explosión. Si la respuesta en el bloque 1084 es no, una ramificación 1086 se sigue de regreso al bloque 1072 con la cuenta regresiva que se pausa y el proceso continúa del bloque 1072 como se describe previamente. El estado de los interruptores se puede determinar de las señales, típicamente señales eléctricas digitales, tal como hardware de computación del administrador de interrupción 910 de la FIG. 28.

Si en el bloque 1084 se hace una determinación de que todas las interrupciones están despejadas, se alcanza la verificación de la cuenta regresiva en el bloque 1087. Si la cuenta regresiva no ha alcanzado cero, se alcanza un bloque 1088 y los suministros de energía se ajustan (por ejemplo, para cargar los capacitores de detonación si no se carga) . El proceso continúa del bloque 1088 a través de una línea 1090 al bloque 1052. Esto nuevamente da por resultado la verificación de los enclavamientos y las interrupciones conforme el proceso continúa a través de los bloques 1074 y 1084 de regreso al bloque 1087. Si todo permanece en marcha, eventualmente en el bloque 1087 la cuenta regresiva habrá alcanzado cero. Desde el bloque 1087, se alcanza un bloque 1092 se hace una determinación en cuanto si la señal de activación se ha recibido. La señal de activación en este ejemplo puede corresponder a la activación al tercer interruptor de detonación en el centro de mando, tal como un interruptor implementado por software accionado al tocar un botón de pantalla habilitado por el software de interface FSCS en el remolque de mando. Este botón puede haber sido cambiado a un estado de encendido en una etapa temprana en el proceso. Si la señal de activación no se ha recibido en el bloque 1092, la linea 1090 se alcanza y el proceso continúa de regreso al bloque 1052 como se describe previamente. Si la señal de activación se determina que se ha recibido en el bloque 1092, desde el bloque 1092 se alcanza un bloque 1094 y una señal de activación (señal de control de encendido) se envía para provocar la detonación del uno o más explosivos que se controlan y el inicio de la combustión de una o más cargas de propulsor. De esta manera, por ejemplo, una señal de control de encendido se puede enviar a las unidades de control de descarga capacitiva provocando la descarga de los capacitores a uno o más detonadores para hacer explotar las cargas explosivas asociadas con los detonadores e iniciar la combustión de las cargas de propulsor, si las hay. Después del envío de la señal de activación, los suministros de energía se deshabilitan en el bloque 1064 (cortando la energía a los circuitos de detonación para aislarlos en este ejemplo) y el proceso continúa de regreso al bloque 1050.

La FIG. 33 ilustra un programa de software de interfaz FSCS ejemplar (o diagrama de flujo lógico) adecuado para ejecutarse en una computadora 847 del centro de mando para interactuar con el hardware de computación FSCS 900 del centro de instrumentación. Con referencia a la FIG. 33, este proceso inicia en un bloque 1100 en el cual se establece una conexión entre el software de interfaz FSCS del centro de mando y el hardware de computación FSCS 900 del centro de instrumentación. En un bloque 1102, el proceso se pausa para permitir que un usuario del sistema de final o enclavamientos, loas interrupciones, el tiempo de cuenta regresiva y cualquiera de otros ajustes deseados para el sistema. Por ejemplo, el usuario puede identificar los enclavamientos asociados con una zona de estallido especifica, tal como diferentes compuertas que controlan el acceso a la zona, puertas para varios componentes del sistema, y cualquiera de otros enclavamientos que se utilizan en el sistema. En relación con las interrupciones, el usuario puede definir qué instrumentos están siendo utilizados en el sistema y su estado requerido y ajustes para la operación que necesitan ser cumplidos antes de que se permita que se presente una explosión.

En el bloque 1104, los ajustes establecidos en el bloque 1102 se transmiten desde el centro de mando al centro de instrumentación, tal como más específicamente al hardware de computación FSCS 900 del centro de instrumentación en este ejemplo. En el bloque 1106, el software de interfaz está esperando para un reconocimiento del hardware de computación FSCS de que los ajustes se han recibido. Si la respuesta es no, el proceso regresa de nuevo al bloque 1104 (y los ajustes se vuelven a enviar) con el proceso que continúa hasta que los ajustes se han reconocido. Un bucle de escape se puede seguir después de que ha transcurrido un tiempo de espera. Desde el bloque 1106, se alcanza un bloque 1108 que corresponde a una operación de modo de prueba opcional. En esta operación de modo de prueba local, la prueba se logra sin permitir el encendido de los explosivos. En el modo de prueba, es el momento en que un interruptor habilitado por software se acciona a un estado autorizado de encendido, la cuenta regresiva inicia. Si la cuenta regresiva se alcanza (por ejemplo, cinco minutos), un bloque 1110 se alcanza del bloque 1108 y una señal se envia al hardware de computación FSCS para iniciar la secuencia de modo enclavamiento del bloque 1060 de la FIG. 32. Esta cuenta regresiva local se puede volver a iniciar, por ejemplo, al accionar el interruptor habilitado por software antes de que se alcance la cuenta regresiva local. El modo de prueba puede bloquear el encendido al anular los ajustes de control de llave y el control de DMS . El modo de prueba no permite la prueba de los diversos ajustes de instrumento asi como otras funciones de prueba. Si en el modo de prueba la cuenta regresiva local no se ha alcanzado, el proceso puede continuar para probar el sistema con el encendido del explosivo que se bloquea.

Si el sistema no está en el modo de prueba, del bloque 1106, se alcanza el bloque 1112. En el bloque 1112 se hace una determinación en cuanto si el botón de encendido (por ejemplo, el interruptor implementado por software) se ha desplazado a una posición de señal de autorización de encendido. Si la respuesta es si, una señal de encendido autorizada que corresponde a la posición del interruptor se envía desde el centro de mando hasta el centro de mando hasta el centro de instrumentación como se indica por el bloque 1114. Si la respuesta en el bloque 1112 es no, la verificación de la red de comunicaciones continúa al enviar una cadena de datos de pulsos (paquete de prueba) como se indica por el bloque 1116 del centro de mando al centro de instrumentación. En el bloque 1118 se obtienen los datos por el centro de mano del hardware de computación FSCS, tal como los datos de estado del instrumento. Si no se reciben datos dentro de un tiempo predeterminado, desde un bloque 1120, una ramificación 1122 se sigue hasta un bloque 1124 y se hace otro intento para volver a conectar el software FSCS de interfaz al hardware de computación FSCS del centro de instrumentación. Si los datos se reciben antes de que transcurra el tiempo de espera en el bloque 1120, se alcanza un bloque 1126 del bloque 1120. En el bloque 1126 se hace una determinación en cuanto si los datos actualizaron el estado de cualquiera de los instrumentos o en claves. Si es asi, se alcanza un bloque 1128 y una pantalla u otros indicadores, deseablemente indicadores visuales, del estado de los componentes mostrados se actualizan para fácil observación por un individuo en el centro de mando. Desde el bloque 1128, después de la actualización de la pantalla, o del bloque 1126 en caso de que no se hayan presentado cambios de estado, se alcanza un bloque 1129 en el cual se hace una determinación en cuanto si la cadena de pulsos (por ejemplo, un paquete de prueba regresado al software de interfaz FSCS desde el hardware de computación FSCS del centro de instrumentación) e igual o de otra manera coincide o corresponde con la cadena de pulsos (paquete de prueba) enviada en el bloque 1116. Si la respuesta es no, se hace la suposición de que el enlace de comunicación ha fallado y el proceso continúa a través de la linea 1122 hasta el bloque 1124. Si la respuesta en el bloque 1128 es si, el proceso sigue una linea 1130 de regreso al bloque 1108 y continúa desde ahi .

La FIG. 34 ilustra un procedimiento ejemplar para monitorear los enclavamientos y los instrumentos acoplados al hardware de computación en el centro de instrumentación délo sistema de mando y control. En este caso, una porción de gestión de interrupción del hardware de computación en el remolque de instrumentación se puede utilizar para este propósito. El administrador de interrupción, si se utiliza, puede ser un módulo separado o una porción integral del hardware de computación FSCS y se puede implementar en la programación de hardware, si se desea.

En la FIG. 34, el proceso comienza en un bloque 1140 en el cual los sistemas (por ejemplo, los instrumentos) y los enclavamientos que se van a monitorear en el centro de instrumentación se definen. De esta manera, los instrumentos se identifican y se ajustan a sus estados deseados. Además, los enclavamientos que se monitorean se definen con sus estados deseados establecidos. Desde el bloque 1140, se alcanza un bloque 1142. En el bloque 1142 para todos los sistemas (por ejemplo, instrumentos y enclavamientos) que se monitorean en el centro de instrumentación, una señal que corresponde a su estado actual se obtiene del hardware de computación FSCS, tal como de un almacenamiento en la memoria de tal hardware, como se indica en el bloque 1144. El estado de instrumento (asi como el estado del enclave) de cada instrumento y enclave actual luego se verifica en el bloque 1146 con el estado verificado o determinado dando por resultado la información del estado almacenado. En el bloque del estado de instrumento de verificación, se pueden aplicar nuevos ajustes e instrumentos a los instrumentos. También, la verificación del estado puede implicar recuperar los datos de los instrumentos, tales como recolectar durante una explosión, si los datos se han almacenado en los mismos. Las actividades llevadas a cabo durante el bloque de estado de instrumentos de verificación puede depender del estado del hardware de computación FSCS, tal como si se pausa, se cuenta, se activa, o en un modo enclavamiento . En el bloque 1148, se hace una comparación para ver si un cambio en el estado o datos se ha presentado. Si no, una ramificación 1150 se sigue hasta una linea 1152 y el proceso continúa hasta el bloque 1142. Si la respuesta en el bloque 1148 es si, se indica un cambio de estado y una ramificación 1154 se sigue hasta un bloque 1156 con el estado que se actualiza en el bloque 1156.

Si un instrumento o enclave particular no está siendo monitoreado por el lado de instrumentación del sistema de mando y control, pero en cambio está siendo monitoreado en el lado del centro de mando, desde el bloque 1142 se alcanza un bloque 1160 con los datos de estado que se obtienen de otra fuente, tal como de la interfaz FSCS del centro de mando. Si los datos no han cambiado (y una comparación se puede hacer en el bloque 1160 para determinar si se ha presentado un cambio) , una ramificación 1162 se sigue desde el bloque 1160 hasta el bloque 1152 y el proceso continúa. Si los datos han cambiado, la ramificación 1154 se sigue hasta el bloque 1156 con el proceso que continúa como se describe previamente .

Nuevamente, el proceso para configurar las implementaciones de software y o hardware del sistema de mando y control descritos en lo anterior se proporcionan a manera de ejemplo ya que otras configuraciones se pueden utilizar en el sistema de mando y control. Cabe destacar que el orden de las etapas descritas en los ejemplos anteriores se puede alterar si se desea.

Una pantalla ejemplar 850 se muestra en la FIG. 35A. En esta pantalla, una sola pantalla o pantalla común se puede utilizar para mostrar simultáneamente el estado de una variedad de instrumentos, indicados por los bloques 1170, y el estado de uno o más enclavamientos, como se indica por los bloques 172. Las pantallas pueden ser textuales, y cónicas o combinaciones de los mismos y pueden incluir codificación (tal como puntos rojos y verdes con rojo que indica el estado que no está bien para el encendido del explosivo y verde que indica un estado que está bien) para indicar rápidamente a un individuo que mida la pantalla lo que debe suceder antes de que se detone un explosivo. Además del color, otros diferenciadores o indicadores visuales se pueden utilizar, tal como muestras geométricas de diferenciación, para indicar el estado apropiado. La pantalla ilustrada también puede incluir una pantalla de un interruptor implementado por software, etiquetado "botón de encendido" en la FIG. 35A y designado como 1174. El botón de encendido se puede accionar a una posición de indicación de encendido, tal como al colocar un cursor sobre el botón y hacer clic, tocar el botón o deslizar el botón de una posición a otra en una aplicación de pantalla táctil, o de otra manera se accionable para desplazar el interruptor mostrado a un estado que produce una señal de autorización de encendido. Los indicadores tales como se describe en lo anterior en relación con las pantallas de estado de instrumentos se pueden utilizar para indicar el estado del botón de encendido asi como el estado de los bloques que muestran la llave DMS como se plantea a continuación .

La pantalla ilustrada también en este ejemplo puede incluir un bloque 1176 que muestra el estado del control de llave 840 (FIG. 28) y un bloque 1178 que indica el estado de un control de interruptor de hombre muerto 844 (FIG. 28).

Estas pantallas son deseables, pero son opcionales, ya que el operador puede ver fácilmente las posiciones de la llave DMS sin observar la pantalla puesto que los interruptores de llave DMS se incluyen deseablemente en el centro de mando donde la pantalla también está situada.

Una alerta 1180 también se puede mostrar. La alerta puede proporcionar una señal de alarma visual, auditiva o tanto visual como auditiva o alerta en caso de que se presenten condiciones no anticipadas. Por ejemplo, uno de los instrumentos puede ser un sensor de movimiento para detectar el movimiento en la zona de estallido y/o una cámara para monitorear la zona de estallido con una alerta que se proporciona si se detecta movimiento. El estado de la alerta se puede asociar con una señal de autorización de encendido respectiva, tal como se describe previamente en relación con las señales de estado de llave DMS . La señal de autorización de encendido asociada con la alerta se puede generar si no existe una condición de alerte.

Un bloque de pantalla 1182 se puede proporcionar y mostrar para indicar que el sistema está en el modo de prueba. El estado de los diversos parámetros también se puede indicar, tal como en el bloque 1192. Estos parámetros pueden ser parámetros ambientales (por ejemplo, condiciones de viento, condiciones de temperatura, otras condiciones del clima) , asi como otras condiciones deseadas para ser monitoreadas . Un bloque de pantalla 1194 se puede incluir para mostrar el estado de carga y/o el estado de las fuentes de carga utilizadas para cargar un sistema de detonación. Además, un bloque de pantalla 1196 se puede mostrar para indicar el estado del enlace de comunicación, tal como si es operacional o no. Las combinaciones y subcombinaciones de estos artículos mostrados se pueden utilizar. Deseablemente, el botón de encendido, el estado de llave, el estado DMS, el enclave, y el estado de instrumentos se muestran en la pantalla, sin o con el estado del enlace de comunicaciones. Una autorización para el estado de encendido de estos componentes en una modalidad se puede requerir antes de que se envía una señal de control de encendido o accionamiento desde el centro de instrumentación para detonar el explosivo.

La FIG. 35B es un diagrama de alto nivel que indica una división adecuada de las funciones entre el centro de mando 820 y el centro de instrumentación 802 del sistema de mando y control. Como parte de los sistemas de seguridad y protección, los requisitos establecidos por las entidades gubernamentales se pueden construir en las verificaciones que deben presentarse antes de la detonación de una explosión. Al grado que estos requisitos se implican el monitoreo de los instrumentos, se puede lograr como se describe previamente. Al grado en que está fuera de la operación del centro de mando y control, tales como los requisitos para almacenamiento de explosivos, se pueden implementar separadamente del sistema de mando y control.

La FIG. 35C ilustra en una manera funcional todavía otro ejemplo de la operación de un sistema de mando y control ejemplar. La referencia a "capacidad autónoma" y "cualquier sitio de encendido" en la FIG. 35C se refiere simplemente al hecho de que una forma deseable del sistema de mando y control es móvil y se puede mover entre diferentes sitios de encendido para el uso. Con referencia a la FIG. 35C, se indican los enclavamientos en la forma de barricadas 1250 estos enclave se pueden accionar manualmente, tal como por un individuo en una barricada que envía una señal al centro de instrumentación indicando que la barricada está lista. Además de la red de comunicaciones, se pueden utilizar radios portátiles u otros dispositivos de comunicación para comunicarse con el centro de instrumentación (si está tripulado) y las porciones del centro de mando del sistema de mando y control, tal como se indica en 1252. La vigilancia de video, tal como se logra por cámaras o de otro modo (por ejemplo, vigilancia satelital) se indica en 1254 y se puede utilizar para monitorear el sitio de estallido. La seguridad puede referirse a los aspectos de seguridad del sistema descrito en lo anterior, así como al personal de seguridad. La lista de verificación operacional se puede implementar como se describe previamente para el hardware de computación FSCS y el software de interfaz FSCS. La frase "SSOP" se refiere a procedimientos de operaciones de seguridad estándares, que se pueden prescribir gubernamentalmente . En relación con el manejo de explosivos, varias listas e verificación se siguen además del control proporcionado por el sistema de mando y control.

Con el sistema de mando y control ilustrado, un jefe de equipo único (individuo) puede estar en control de si accionar una explosión con el jefe que se coloca en el centro de mando. Este procedimiento evita la necesidad de depender de múltiples individuos dispersados para comunicar que condiciones son las correctas para detonar un explosivo.

El bloque superior HFMDPL 1260 en la FIG. Se refiere a establecer el sistema de mando y control en la ubicación deseada para llevar a cabo la detonación en un sitio de explosión. El bloque de dispara de encendido 1262 se refiere al lograr la expresión deseada. El bloque inferior HFMDPL 1264 se refiere al transporte del sistema de mando y control a otra ubicación. Los diversos diagnósticos de una explosión se pueden lograr por un jefe de equipo de diagnóstico respectivo para cada diagnóstico respectivo. Por ejemplo, un individuo puede estar a cargo de los diagnósticos de la velocimetria Doppler de fotones, otro individuo puede estar a cargo de los diagnósticos de rayos X, otro individuo puede estar a cargo de los diagnósticos de tensión y acelerómetro, y todavía otro individuo puede estar a cargo de los diagnósticos relacionados con el video, y así sucesivamente. La computadora en el centro de mando puede tener la capacidad de analizar y proporcionar reportes con respecto a los datos recolectados. Alternativamente, los datos se pueden recolectar y almacenar simplemente, con los datos almacenados que luego se transfieren a través de medios de almacenamiento o electrónicamente a otra computadora en otra ubicación para análisis.

ENTORNOS DE COMPUTACIÓN EJEMPLARES PARA IMPLEMENTAR MODALIDADES DE LA TECNOLOGÍA DESCRITA Cualquiera de los métodos descritos se puede implementar como instrucciones ejecutables por computadora almacenadas en uno o más medios leíbles por computadora (por ejemplo, uno o más discos de medios ópticos, componentes de memoria volátiles (tales como DRAM o SRAM) , o componentes de memoria no volátiles (tales como discos duros)) y ejecutar en una computadora (por ejemplo, cualquier computadora adecuada, incluyendo computadoras de escritorio, servidores, computadoras de tableta, computadoras portátiles, u otros dispositivos que incluyen hardware de computación) . En este caso, la computadora puede comprender una forma de hardware de computación que se configura al programar instrucciones para llevar a cabo las actividades descritas. Cualquiera de las instrucciones ejecutables por computadora para implementar las técnicas descritas así como cualquiera de los datos creados utilizados durante la implementación de las modalidades descritas se pueden almacenar en uno o más medios leíbles por computadora (por ejemplo, medio leíble por computadora no transitorio). Las instrucciones ejecutables por computadora pueden ser parte de, por ejemplo, un programa de software dedicado o un programa de software que se accede o se descarga a través de un buscador de la red u otra aplicación de software (tal como una aplicación de computación remota) . Tal software se puede ejecutar, por ejemplo, en una computadora local individual o en un entorno de red (por ejemplo, a través del Internet, una red de área amplia, una red de área local, una red de cliente-servidor (tal como una red de computación nube) , una red de computación distribuida, u otra tal red) utilizando una o más computadoras en red.

Para claridad, solo ciertos aspectos seleccionados de las implementaciones basadas en software se han descrito. Otros detalles que son bien conocidos en la técnica se omiten. Por ejemplo, se debe entender que la tecnología descrita no limita a ningún lenguaje o programa de computadora específico. Por ejemplo, la tecnología descrita se puede implementar por el software escrito en C++, Java, Perl, JavaScript, Python, o cualquier otro lenguaje de programación adecuado. Del mismo modo, la tecnología descrita no se limita a ninguna computadora particular o tipo de hardware. Ciertos detalles de computadoras adecuadas y hardware son bien conocidas y necesarias para ser expuestas con detalle en esta descripción.

Adicionalmente, cualquiera de las modalidades basadas en software (que comprenden, por ejemplo, instrucciones ejecutables por computadora para provocar que una computadora o hardware de computación lleve a cabo cualquiera de los métodos) se puede cargar, descargar, o acceder remotamente a través de un medio de comunicación adecuado. Tales medios de comunicación adecuados incluyen, por ejemplo, el Internet, la Red Mundial, un intranet, aplicaciones de software, cable (incluyendo cable de fibra óptica) , comunicaciones magnéticas, comunicaciones electromagnéticas (incluyendo RF, microondas, y comunicaciones infrarrojas), comunicaciones electrónicas, u otros tales medios de comunicación.

Los métodos descritos se pueden implementar alternativamente por el hardware de computación especializado que se configura para llevar a cabo cualquiera de los métodos descritos. Por ejemplo, los métodos descritos se pueden implementar (completamente o por lo menos en parte) por un circuito integrado (por ejemplo, un circuito integrado especifico de aplicación ("ASIC") o dispositivo lógico programable ("PLD") , tal como un arreglo de compuerta programable de campo ("FPGA") .

La FIG. 36A ilustra un ejemplo generalizado de un entorno de computación adecuado 1300 en el cual varias de las modalidades descritas se pueden implementar. El entorno de computación 1300 no se propone para sugerir ninguna limitación en cuanto al uso o funcionalidad de la tecnología descrita, ya que las técnicas y herramientas descritas en la presente se pueden implementar en diversos entornos de propósito general o propósito especial que tengan hardware de computación .

Con referencia a la FIG. 36A, el entorno de computación 1300 puede incluir por lo menos una unidad de procesamiento 1410 y memoria 1420. En la FIG. 36B, esta configuración más básica 1300 se incluye dentro de una linea punteada. La unidad de procesamiento 1410 ejecuta instrucciones ejecutables por computadora. En un sistema de múltiples procesamientos, las unidades de múltiples procesamientos se ejecutan instrucciones ejecutables por computadora para incrementar la energía de procesamiento. La memoria 1420 puede ser una memoria volátil (por ejemplo, registradores, cache, RAM) , memoria no volátil (por ejemplo, ROM, EEPROM, memoria flash), o alguna combinación de los dos. La memoria 1420 puede almacenar software 1480 que implementa uno o más de los diagramas de flujo lógicos descritos para lograr la detonación de los explosivos y las técnicas de control descritas en la presente. Por ejemplo, la memoria 1420 puede almacenar software 1480 para implementar cualquiera de las técnicas descritas en la presente e interfaz de usuario.

El entorno de computación puede tener características adicionales. Por ejemplo, el entorno de computación 1300 incluye deseablemente almacenamiento 1440, uno o más dispositivos de entrada 1460, uno o más dispositivos de salida 1450, y una o más conexiones de comunicación 1470. Un mecanismo de interconexión (no mostrado) , tal como un bus, controlador, o red, interconecta los componentes del entorno de computación 1300. Típicamente, el software del sistema de operación (no mostrado) proporciona un entorno de operación para otro software que se ejecuta en el entorno de computación 1300, y coordina las actividades de los componentes del entorno de computación 1300.

El almacenamiento 1440 puede ser removible o no removible, y puede incluir uno o más discos magnéticos, cintas o casetes magnéticos, CD-ROMs, DVDs, o cualquier otro medio de almacenamiento no volátil no transitorio tangible que se puede utilizar para almacenar información y que se puede acceder dentro del entorno de computación 1300. El almacenamiento 1440 también puede almacenar instrucciones para el software 1480 que implementa cualquiera de las técnicas, sistemas o entornos descritos.

El dispositivo ( s ) de entrada 1460 puede ser un dispositivo de entrada táctil tal como un teclado, pantalla táctil, ratón, pluma, bola de seguimiento, un dispositivo de entrada de voz, un dispositivo de escaneo, u otro dispositivo que proporcione la entrada al entorno de computación 1300. Por ejemplo, el tercer interruptor de detonación puede ser un botón pulsador implementado y mostrado por software o interruptor de deslizamiento que se mueve a una posición de autorización de encendido para provocar la provisión de una señal de autorización de detonación. El dispositivo (s) de salida 1450 puede ser un dispositivo de pantalla (por ejemplo, un monitor de computadora, pantalla de tableta, pantalla de computadora portátil, o pantalla táctil), impresora, bocina, u otro dispositivo que proporcione la salida del entorno de computación 1300.

La conexión (es) de comunicación 1470 permite la comunicación sobre un medio de comunicación a otra entidad de computación. El medio de comunicación lleva información tal como instrucciones ejecutables por computadora u otros datos y puede ser una señal de datos o información modulada. Una señal de datos modulada es una señal que tiene una o más de sus características expuestas o cambiadas de tal manera para codificar la información en la señal. A manera de ejemplo, y no de limitación, el medio de comunicación incluye técnicas alámbricas o inalámbricas implementadas con un portador eléctrico, óptico, RF, infrarrojo, acústico u otro. Un ejemplo específico de una red de comunicaciones adecuada 860 (FIG. 28) para comunicase entre los centros de mando e instrumentación es una comunicación inalámbrica de dos vías segura (>802.11n) con un pulso de firma.

Como se indica, los diversos métodos se pueden describir en el contexto general de las instrucciones leíbles por computadora almacenadas en uno o más medios leíbles por computadora. Los medios leíbles por computadora son cualquier medio disponible que se puede acceder dentro o por un entorno de computación. A manera de ejemplo, y no de limitación, dentro del entorno de computación 1300, el medio leíble por computadora puede incluir medio leíble por computadora no transitorio tangible, tal como la memoria 1420 y/o almacenamiento 1440.

Los diversos métodos descritos en la presente también se pueden describir en el contexto general de instrucciones ejecutables por computadora (tales como aquellos incluidos en los módulos de programa) . que se ejecutan en un entorno de computación por un procesador. Generalmente, los módulos de programa incluyen rutinas, programas, bibliotecas, objetos, clases, componentes, estructuras de datos, y así sucesivamente en que llevan a cabo tareas particulares o implementan tipos de datos abstractos particulares. La funcionalidad de los módulos de programa se puede combinar o separar entre módulos de programa como se deriva en varias modalidades. Las instrucciones ejecutables por computadora para los módulos de programa se pueden ejecutar dentro de un entorno de computación local o distribuido.

Un ejemplo de una topología de red posible para implementar el sistema de mando y control que utiliza la tecnología descrita se representa en la FIG. 36B. El dispositivo de computación en red 1300 puede ser, por ejemplo, una computadora 847 (FIG. 28) en el centro de mando o vehículo que está ejecutando el software conectado a una red 860. El dispositivo de hardware de computación 1300 puede tener una arquitectura de computadora tal como se muestra en la FIG. 36A como se plantea en lo anterior. El dispositivo de computación 1300 no se limita a una computadora personal tradicional pero puede comprender otro hardware de computación configurado para conectarse a y comunicarse con una red de comunicaciones 860 (por ejemplo, computadoras de tableta, dispositivos de computación móviles, servidores, dispositivos de red, dispositivos dedicados, y similares) . En la modalidad ilustrada, el dispositivo de hardware de computación 1300 se muestra en el vehículo o centro de mando 820 y se configura por software para comunicarse co un dispositivo de hardware de computación 1300 (que también puede ser una computadora que tiene la arquitectura de FIG. 36A anterior) en el vehículo o centro de instrumentación 802 a través de la red 860. En la modalidad ilustrada, los dispositivos de computación se configuran para transmitir datos de entrada a uno al otro y se configuran para implementar cualquiera de los métodos descritos y proporciona resultados como se describe en lo anterior. Cualquiera de los datos recibidos se puede almacenar o mostrar en el dispositivo de computación de recepción (por ejemplo, mostrado como datos en una interfaz de usuario gráfica o página de la red en el dispositivo de computación. La red ilustrada 860 se puede implementar como una Red de Área Local ("LAN") que utiliza la red alámbrica (por ejemplo, el estándar 802.3 Ethernet IEEE u otro estándar apropiado) o más deseablemente por red alámbrica (por ejemplo uno de los estándares 802.11a, 802.11b, 802. llg, u 802.11? IEEE, con el estándar 802.11? que es particularmente deseable). Alternativamente, y menos deseable, por razones de seguridad, por lo menos parte de la red 860 puede ser el Internet o una red pública similar y operar utilizando un protocolo apropiado (por ejemplo, el protocolo HTTP) .

Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar ciertas características particulares y/o modalidades. Estos ejemplos no se deben considerar para limitar la descripción a las características particulares o modalidades descritas.

EJEMPLOS Ejemplo 1 Composiciones Explosivas Este ejemplo describe composiciones explosivas que se pueden utilizar para múltiples propósitos, incluyendo la fracturacion ambientalmente apta.

Antecedentes: Los regímenes explosivos se pueden dividir en tres etapas temporales básicas: reacción en el plano CJ (reacción muy rápida en la detonación, ?ß-µß), la reacción en la fase de expansión temprana pos detonación (4-10 µ8) y la reacción tardía para contribuir a los efectos del estallido (1-100's de ms ) . El trabajo en las mezclas de TNT y Al (tritonales) comenzó ya desde 1914 y por WWII, donde los investigadores de EUA y británicos descubrieron mayores efectos en el tercer régimen temporal de estallido y nada de efectos o efecto perjudicial al régimen de detonación rápido. Debido a una falta de aceleración en la velocidad de la onda de detonación, es una creencia común en la comunidad energética que no hay participación de Al en el plano C-J. Sin embargo, algún trabajo ha mostrado que el reemplazo de Al con un sustituto inerte (NaCl) incrementó actualmente la velocidad de detonación como es comparado con el Al activo, mucho más aun que el cambio de fase endotérmica podría contar, por lo tanto se postuló que el Al no reacciona en el plano C-J, sin embargo se limita cinéticamente a las reacciones endotérmicas. En contraste, un trabajo posterior no observó una diferencia significativa en la velocidad de detonación cuando el Al se sustituyó por un sustituto inerte (LiF) en las mezclas de TNT/RDX. Sin embargo, este trabajo mostró un incremento del 55% en la velocidad de la pared del cilindro para la expansión de tiempo tardío para el AL versus sustituto activo, con la contribución de Al de aproximadamente 4 µ? después del paso del plano C-J.

Las aplicaciones de municiones de alto desempeño modernas contienen típicamente explosivos diseñados para proporcionar pulsos de alta presión de vida corta para daño estructural rápido o empuje de metal, tal como PBXN-14 o PBX9501. Otra clase de explosivos, sin embargo, incluye aquellos que se diseñan para salida de estallido de vida más prolongada (estallido mejorado) a través de las reacciones del producto de detonación de metal-aire o metal de tiempo tardío. Un ejemplo de un explosivo de estallido mejorado, PBXN-109, contiene solamente 64% de RDX (ciclotrimetilenetrinitramina) , e incluye partículas de Al como un combustible, unido por 16% de aglutinante polimérico de caucho. El bajo contenido % de RDX da por resultado el desempeño de detonación disminuido, pero el quemado de Al/aglutinante en tiempo posterior produce el estallido de aire incrementado. Aunque en una clase separada, son explosivos de tipo "termobáricos", en los cuales la carga de metal puede variar de 30% a un tan alto como 90%. Estos explosivos son diferentes de los materiales requeridos para la presente descripción, como con tal carga alta de metal, son muy estequiométricos en términos de oxidación de metal con los productos de detonación, y adicionalmente la temperatura y presión de detonación son considerablemente más bajas, que también afectan las velocidades de oxidación del metal. Por lo tanto, tales materiales son bien adecuados para estallido de tiempo posterior y efectos térmicos, pero no para la liberación de energía en la onda de expansión de Taylor. Las formulaciones que combinan la salida de trabajo inicial favorable del perfil de presión temprano de una onda de detonación con el quemado de tiempo tardío o explosión son excedentemente raros y dependen de relaciones específicas de metal explosivo así como de tipo de metal/tipo de morfología y aglutinante) . Se ha mostrado que tanto la alta capacidad de empuje del metal como la alta capacidad de estallido se logran en las formulaciones prensadas al combinar las partículas de Al de tamaño pequeño, los cristales de explosivo alto convencionales, y los aglutinantes de polímero reactivos. Esta combinación se cree que es eficaz debido a que las partículas pequeñas de Al mejoran las velocidades cinéticas asociadas con la química controlada por difusión, pero adicionalmente, la relación de Al a explosivo se descubrió que es de mayor importancia. Se descubrió empíricamente que en los niveles de 20% en peso de Al, las reacciones de metal no contribuyeron a la velocidad de la pared del cilindro. Este resultado no es solamente nada intuitivo, sino también es una indicación de que para las aplicaciones de aceleración de metal, el volumen de los explosivos actuales que contienen Al son demasiado óptimos. Para optimizar completamente este tipo de efectos combinados es necesario un explosivo, un sistema en el cual el aglutinante es energético/reactivo, o completamente se reemplaza con un explosivo de alto desempeño. Adicionalmente, se entiende muy poco a cerca de la reacción del Si y B en los entornos de pos-detonación.

Mediciones: A fin de investigar la interacción entre las reacciones químicas rápidas y la combustión de Al en la estructura reactiva temporal, como se representa en la FIG. R, se aplican varias técnicas de medición. Las mediciones cuantitativas en el régimen de tiempo de microsegundos a altas temperaturas y presiones para determinar el grado de las reacciones del metal son difíciles, y principalmente no han sido exploradas hasta la fecha. Las técnicas tales como espectroscopia de emisión se han aplicado con éxito para la observación de la oxidación de metal de tiempo tardío, pero el entorno fisicoquímico y el régimen de tiempo de su microsegundo de interés en este estudio hace estas técnicas no prácticas. Sin embargo, utilizando una variedad de técnicas avanzadas que en la División de Experimentación de Armas, tal como velocimetría doppler de fotones (PDV) y mediciones de estallido novedosas, el inicio de las respuestas de detonación/quema de estos nuevos materiales se prueba. Las predicciones de los calores de las características de reacción y detonación que utilizan códigos termoquímicos modernos se utilizan para guiar las formulaciones y comparaciones de los valores teóricos versus los medidos que pueden dar estimaciones precisas de la cinética de las reacciones de metal. A partir de la medición del perfil de aceleración de los metales con los gases de producto de explosivos, la relación de presión-volumen en una linea de gráfica se puede ajustar y se representa en la forma general en la ecuación 1, representada como una suma de funciones sobre un intervalo de presiones, una forma que es la JWL, ecuación 2.

Ps = AeRlV + BeR2V + CV((°+1) (ecu. 2) En los JWL EOS, los términos A, B, C, Rlr R2 y ? son todas constantes que se calibran, y V = v/v0 (que se modela utilizando hidrocódigos ) . Con los parámetros EOS termoquimicamente predichos, y el EOS calibrado de las mediciones probadas, tanto el grado como el tiempo de las reacciones de metal se acceden con precisión, y se utilizan para tanto optimización de las formulaciones asi como en el diseño de municiones. La escala de tiempo de esta observación indirecta de las reacciones de metal excede notablemente lo que es posible a partir de esas mediciones directas, tales como las técnicas espectroscópicas . Las formulaciones luego se optimizan al variar la cantidad, tipo y tamaños de partícula de los metales para tanto mejorar la cinética de reacción, asi como adaptar el régimen de tiempo de la salida de energía. Las versiones tradicionales o de miniatura de las pruebas de expansión de cilindro se aplican para probar las formulaciones seleccionadas a continuación. Acoplada con las técnicas de medición de estallido novedosas, la prueba propuesta proporcionará un entendimiento completo, cuantitativo de las reacciones de metal en los explosivos PAX y curados por vaciado para proporcionar los efectos combinados con una variedad de aplicaciones potenciales.

Formulación: Las formulaciones químicas se desarrollan para optimizar la energía del cilindro. Tales formulaciones se desarrollan para proporcionar diferentes entornos químicos así como variación en la temperatura y presión. Las formulaciones químicas pueden incluir explosivos de alto desempeño, (por ejemplo pero no limitado a HMX, TNAZ, RDX CL-20), explosivos insensibles (TATB, DAAF, NTO, LAX-112, FOX-7), metales/semi-metales (Al, Si o B) y aglutinantes curados por vaciado reactivos (tal como polímeros de glicidil-azida (GAP) /nitrato (PGN), polietilenglicol , y derivados de perfluoropoliéter con plastificantes tales como plastificante GAP, ásteres de nitrato o fluorocarburos líquidos) . Mientras que el Al es el metal primario de las composiciones descritas se contempla que se puede sustituir con Si y/o B. El Si se sabe que reduce la sensibilidad de las formulaciones comparada con el Al con casi el mismo calor de combustión .

A fin de verificar los cálculos de termoequilibrio en el estado teórico o la reacción de Al cero, se identifica un sustituto inerte para el Al. El fluoruro de litio (LiF) es uno de tal material que se puede sustituir en ciertas formulaciones como un sustituto inerte para el Al. La densidad del LiF es una coincidencia de densidad muy cercana para el Al (2.64 gcm-3 para LiF vs 2.70 gcm-3 para Al), el peso molecular, 25.94 gmol-1, es muy cercano a aquel del Al, 26.98 gmol-1, y tiene un calor muy bajo de formación de modo que se puede considerar inerte aun en circunstancias extremas. Debido a estas propiedades, el LiF se cree que da formulaciones con densidades casi idénticas, distribuciones de tamaño de partícula, pesos moleculares de gas de producto y todavía da un carácter inerte en las mediciones EOS. Las formulaciones iniciales se producen con 50% y 100% de LiF que reemplaza Al. Un entendimiento de las velocidades de reacción en estos entornos se utiliza para desarrollar modelos para las reacciones de metal que se extienden más allá de la temperatura y presiones actuales en los modelos existentes.

El material resultante se puede curar por vaciado, reduciendo el costo y eliminando la infraestructura requerida para su prensado o vaciado por fusión.

Formulación Explosiva Particular En un ejemplo particular, una formulación explosiva se generó con una densidad de energía que es mayor que o igual a 12 kJ/cc en la densidad máxima teórica, la escala de tiempo de la liberación de energía que está en dos períodos de la fase de detonación con una cantidad grande, mayor que 30%, que es en la onda de expansión de Taylor y el explosivo producido que es una formulación curada por vaciado de alta densidad. Se desarrolló y se sometió a prueba una formulación, que contuvo 69% de HMX, 15% de 3.5 µta de Al atomizado, 7.5% de polímero glicidal-azida, 7.5% de Fomblin Fluorolink D y 1% de diisocianato de metilen-difenilo (que tiene una energía mecánica de 12.5 kJ/cc en TMD).

La FIG. 23 proporciona una representación gráfica de una estructura de detonación de un explosivo que contiene Al reaccionado o no reaccionado después de la onda de Taylor de flujo. La energía mecánica total en la formulación fue igual a o mayor que 12 kJ/cc. Se liberó mayor que 30% de la energía en la siguiente onda de Taylor de flujo en la reacción explosiva debido a la reacción de Al (u otros metales o semi-metales tal como pero no limitado a Mg, Ti, Si, B, Ta, Zr, Hf) . En el explosivo mostrado, 30-40% de la energía se liberó en la porción de la onda de Taylor de la reacción. Otras formulaciones similares a las anteriores, pero con un aglutinante no reactivo basado en HTBP, no logró mostrar casi la reacción del Al en la expansión. Además, las formulaciones con plastificantes de éster de nitrato y oxidante agregado no logró pasar las pruebas de sensibilidad requeridas para el manejo de seguridad.

Ejemplo 2 Uso del sistema de explosivo alto (HE) no ideal ambientaimente apto y seguro para crear la fracturación in situ dentro de las formaciones geológicas Este ejemplo demuestra la capacidad del sistema HE no ideal descrito que se utiliza para crear la fracturación in situ dentro de las formaciones geológicas.

Se logró la caracterización experimental/teórica del sistema HE no ideal. El procedimiento conceptual desarrollado a la estimulación del explosivo de un depósito nominal comenzó con un par de cargas explosivas en la perforación de pozo separada por una distancia determinada por las propiedades del explosivo y la roca de depósito circundante. La separación fue la por lo menos requerida para asegurar que el pulso de presión que va hacia afuera inicial ha desarrollado una onda de liberación (presión en la descomposición) detrás fue antes de la intercepción de las dos ondas. El volumen del material inmediatamente detrás de sitio circular (nominalmente ) del punto donde las ondas de intercepción pasaron se carga en la tensión, que favorecen la fractura de la roca. El resultado predicho fue un disco de roca fracturada que se genera de la perforación de pozo alrededor de la parte media entre las cargas. La simulación numérica apoyó este concepto. La FIG. 20 representa este resultado, como se plantea en lo anterior. En el centro, a lo largo del plano de la simetría, se observó el efecto predicho de la interacción de las dos ondas, proyectando el daño significativamente además radialmente. Las dimensiones en esta figura son para un ensayo computacional particular, modelando una roca de depósito de gas estrecho típico y no se va a entender como más que ilustrativo.

Se construyeron modelos numéricos para representar el sistema HE no ideal. Se identificaron depósitos objetivos potenciales, junto con la caracterización geofísica existente de las formaciones representativas. Se implementaron modelos numéricos para representar estas formaciones. Se calcularon las simulaciones numéricas que indican las regiones de formación de escombros potenciales producidas por eventos de detonación de precisión múltiple. Se condujo una modelación de producción inicial. Las simulaciones iniciales indicaron una región de formación de escombros que se extiende 6.096-9.144 mts (20-30 pies) en radio desde la perforación.

Las FIGS. 24 y 25 ilustran la producción de gas por la fractura convencional (líneas sólidas) y la zona de formación de escombros (líneas punteadas) de fracturas de 250' con conductividad de fractura variante o 3 casos de zonas de formación de escombros con radios de 20', 24' y 30' .

Estos estudios demuestran que el sistema HE no ideal descrito es un sistema de densidad de alta energía que permite que la zona afectada por eventos de detonación sincronizados múltiples que se extienden al utilizar un empuje "retardado" en la energía en un entorno de interacción de ondas de choque/rarefacción. Por otra parte, el sistema descrito permitió fracturar formaciones estrechas sin fracturar hidráulicamente la formación y sin generar subproductos peligrosos.

En vista de las muchas modalidades posibles a las cuales los principios descritos en la presente se pueden aplicar, se debe reconocer que las modalidades ilustradas son solo ejemplos y no se deben considerar una limitación en el alcance de la descripción. Más bien, el alcance de la descripción es por lo menos tan amplio como el alcance de las siguientes reivindicaciones. Los inventores reclaman por lo tanto todo lo que se encuentra dentro del alcance de estas reivindicaciones .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para fracturar una formación geológica subterránea a lo largo de una sección de una perforación en la formación geológica subterránea, el método caracterizado porque comprende: colocar una pluralidad de cargas explosivas separadas a lo largo de la sección de la perforación; detonar la pluralidad de cargas explosivas separadas con las cargas de explosivo que liberan una energía total igual o mayor que doce kJ/cc y con mayor que 30% de la energía liberada por el explosivo que se libera en la siguiente Onda de Taylor de flujo de las cargas explosivas detonadas .

2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el acto de colocación comprende colocar una pluralidad de cargas explosivas adyacentes a lo largo de la sección de la perforación; y en donde el acto de detonación comprende detonar una pluralidad de cargas explosivas adyacentes desde los extremos adyacentes de las cargas adyacentes.

3. Un método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el acto de colocación comprende colocar pares de cargas explosivas adyacentes con las cargas explosivas de cada par que se arreglan en una relación de extremo a extremo, y en donde el acto de detonación comprende detonar los pares de cargas explosivas adyacentes al detonar cada carga explosiva del par de cargas de un extremo que está adyacente al extremo de la otra carga explosiva del par de cargas explosivas.

. Un método de conformidad con la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque el acto de colocación comprende colocar tubos que contienen cargas explosivas interacopladas en una relación de extremo a extremo a lo largo de la sección de la peroración y en donde el acto de detonación comprende detonar las cargas explosivas en los tubos que contienen cargas explosivas en extremos adyacentes de los tubos.

5. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 4, caracterizado porque comprende colocar por lo menos una carga de propulsor intermedia a una pluralidad de cargas explosivas e iniciar la combustión de la carga de propulsor.

6. Un método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque comprende iniciar la combustión del propulsor simultáneamente con o antes de la detonación de las cargas explosivas.

7. Un método de conformidad con la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque el acto de colocación de las cargas de propulsor comprende colocar por lo menos un par de tubos que contienen propulsor intermitente a la primera y segunda cargas explosivas e iniciar la combustión del propulsor en cada uno de los tubos que contienen propulsor del par de tubos que contienen propulsor a lo largo de una porción sustancial de la longitud de los tubos que contienen propulsor.

8. Un método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende iniciar la combustión del propulsor en cada tubo que contiene propulsor del par de tubos que contienen propulsor de las ubicaciones adyacentes a ambos extremos de los tubos que contienen propulsor.

9. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a la 7, caracterizado porque comprende colocar por lo menos un tubo que contiene liquido de trabajo inerte intermedio a los tubos que contienen explosivo, intermedio a los tubos que contienen propulsor, si lo hay, o intermedio a un tubo que contiene explosivo y un tubo que contiene propulsor.

10. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 9, caracterizado porque comprende detonar las cargas explosivas para fracturar la sección de la formación geológica subterránea en una primera zona de fractura adyacente a y que circunda la sección de la perforación y que se extiende en la formación geológica subterránea a una primera profundidad de penetración lejos de la sección de la perforación y las segundas zonas de fractura plurales separadas de una de la otra y que se extienden en la formación geológica subterránea a una segunda profundidad de penetración lejos de la sección de la perforación mayor que la primera profundidad de penetración.

11. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 a la 9, caracterizado porque comprende detonar las cargas explosivas e iniciar la combustión de cada carga de propulsor para fracturar la sección de la formación geológica subterránea en una primera zona de fractura adyacente a y que circunda la sección de la perforación y que se extiende en la formación geológica subterránea a una primera profundidad de penetración lejos de la sección de la perforación y las segundas zonas de fractura plurales separadas de una de la otra y que se extienden en la formación geológica subterránea a una segunda profundidad de penetración lejos de la sección de la perforación mayor que la primera profundidad de penetración.

12. Un método de conformidad con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque las segundas zonas de fractura están en la forma de zonas de fractura similares a disco separados respectivos que se extienden radialmente hacia afuera de la perforación.

13. Un método de conformidad con la reivindicación 10, 11 o 12, caracterizado porque la segunda profundidad de penetración promedia por lo menos seis veces la primera profundidad de penetración promedio.

14. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 13, caracterizado porque comprende llevar a cabo un análisis numérico/computacional que utiliza modelos constitutivos del material que forma la formación geológica subterránea adyacente a la sección de la perforación basado en los datos con respecto a tal material, llevar a cabo una primera simulación de la reacción del material a la presión explosiva de las cargas explosivas, y la presión de las cargas de propulsor si las hay y el liquido de trabajo si lo hay; llevar cabo la adicional plural de tales simulaciones con las cargas explosivas, las cargas de propulsor si las hay, y el liquido de trabajo si lo hay, simulado para ser colocadas en diferentes ubicaciones o en diferentes arreglos; determinar a partir de tales simulaciones una simulación que da por resultado discos de escombros que se producen en la formación geológica; seleccionar el arreglo de las cargas explosivas, y las cargas de propulsor si las hay, que corresponden a la simulación que produjo tales discos de escombros en las ubicaciones deseadas y profundidades de penetración; después colocar el arreglo seleccionado de las cargas explosivas, cargas de propulsor si las hay, y líquidos de trabajo si los hay, a lo largo de la sección de la perforación que se fractura; y detonar el arreglo seleccionado de cargas explosivas e iniciar la combustión del propulsor si lo hay, para producir la formación geológica fracturada con discos de escombros.

15. Una formación de roca geológica fracturada, caracterizada porque resulta del método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

16. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 15, caracterizado porque comprende sincronizar independientemente la detonación de las cargas explosivas respectivas.

17. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 16, caracterizado porque comprende sincronizar independientemente la detonación de por lo menos una pluralidad de las cargas explosivas respectivas.

18. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 a la 17, caracterizado porque comprende sincronizar independientemente el inicio de la combustión de las cargas de propulsor respectivas.

19. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 a la 17, caracterizado porque comprende sincronizar independientemente el inicio de la combustión de por lo menos una pluralidad de las cargas de propulsor respectivas .

20. Una formación de roca geológica, caracterizada porque tiene una estructura de fractura creada por explosión o explosión de combinación y combustión de propulsor adyacente a una sección de una perforación previamente perforada en la estructura, la perforación que existe antes de la fracturación de la estructura, la estructura fracturada que comprende una primera zona de material fracturado que se extiende una primera distancia lejos de la ubicación de la perforación previamente existente y segundas zonas plurales del material fracturado separadas una de la otra y que se extienden radialmente hacia afuera de la ubicación de la perforación previamente existente a un segundo radio de la perforación que es mayor que la primera distancia.

21. Una formación de roca geológica fracturada de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada porque las segundas zonas del material fracturado comprenden una pluralidad de discos de escombros separados del material geológico fracturado.

22. Un método para fracturar una formación geológica subterránea in situ a lo largo de una sección de una perforación en la formación geológica subterránea, el método caracterizado porque comprende: colocar una pluralidad de cargas separadas a lo largo de la sección de la perforación; detonar la pluralidad de cargas separadas para producir una primera zona de formación de escombros adyacente a la sección de la perforación y segundas zonas de formación de escombros separadas que se extienden radialmente hacia afuera de la sección de la perforación más allá de la primera zona de formación de escombros.

23. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el acto de colocación comprende colocar una pluralidad de cargas separadas que comprenden cargas de propulsor plurales.

24. El método de conformidad con la reivindicación 22 o 23, caracterizado porque el acto de colocación comprende colocar una pluralidad de cargas explosivas separadas.

25. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 a la 24, caracterizado porque además comprende colocar uno o más recipientes de liquido de trabajo intermedios a las cargas colocadas.

26. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 a la 25, caracterizado porque comprende configurar las cargas basadas por lo menos en parte en la estructura de la formación geológica a lo largo de la sección de la perforación para producir ondas de choque coalescentes similares a discos separados en la formación geológica.

27. Un sistema, caracterizado porque es para llevar a cabo cualquiera de las reivindicaciones 22 a la 26.