SK288264B6 - Zariadenie na vykonávanie hĺbkových vrtov a spôsob vykonávania hĺbkových vrtov - Google Patents
Zariadenie na vykonávanie hĺbkových vrtov a spôsob vykonávania hĺbkových vrtov Download PDFInfo
- Publication number
- SK288264B6 SK288264B6 SK5011-2009A SK50112009A SK288264B6 SK 288264 B6 SK288264 B6 SK 288264B6 SK 50112009 A SK50112009 A SK 50112009A SK 288264 B6 SK288264 B6 SK 288264B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- block
- rock
- transport
- container
- water
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 54
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 134
- 238000009415 formwork Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 94
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 56
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 51
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 39
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 35
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 28
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 12
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims description 7
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 6
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 230000009172 bursting Effects 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 2
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 2
- 238000009416 shuttering Methods 0.000 claims description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 22
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000009385 rock melting Methods 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000006163 transport media Substances 0.000 description 2
- 241000251729 Elasmobranchii Species 0.000 description 1
- 241000512668 Eunectes Species 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 238000010952 in-situ formation Methods 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/14—Drilling by use of heat, e.g. flame drilling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/14—Drilling by use of heat, e.g. flame drilling
- E21B7/15—Drilling by use of heat, e.g. flame drilling of electrically generated heat
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/18—Drilling by liquid or gas jets, with or without entrained pellets
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Zariadenie na vykonávanie hĺbkových vrtov, najmä geotermálnych, ktoré obsahuje povrchovú bázu, otvor v geologickej formácii naplnený tekutinou a robotickú multifunkčnú podzemnú vrtnú platformu, ktorá obsahuje najmä blok rozrušovania (2) horniny (1), blok kontinuálneho zhotovovania profilu paženia, blok paženia ako prenosovú a transportnú infraštruktúru, blok transportný kontajner (16), blok riadenia a komunikácie (39), blok energie (4), blok obsluhy transportných kontajnerov, blok odstraňovania a nakladania horniny (1) z miesta rozrušovania a blok rozrušovania (2) horniny (1) je prepojený s blokom odstraňovania a nakladania horniny (1) z miesta rozrušovania prostredníctvom vodných kanálov zabezpečujúcich odstraňovanie rozrušovanej horniny, blok odstraňovania a nakladania horniny (1) z miesta rozrušovania je prepojený s blokom transportný kontajner (16) prostredníctvom vodných kanálov, blok paženia ako prenosová a transportná infraštruktúra je spojený s blokom kontinuálneho zhotovovania profilu paženia prostredníctvom posuvných debnení, blok obsluhy transportných kontajnerov je spojený s blokom transportného kontajnera (16) pomocou manipulačnej mechaniky, blok odstraňovania a nakladania transportných kontajnerov prostredníctvom vodných kanálov, blok obsluhy transportných kontajnerov je prepojený s blokom transportný kontajner (16) prostredníctvom vodných kanálov, blok transportný kontajner (16) je prepojený s blokom kontinuálneho zhotovovania profilu paženia prostredníctvom injektážnych kanálov, blok transportný kontajner (16) je prepojený s blokom paženia ako prenosová infraštruktúra prostredníctvom vodných kanálov, blok riadenia a ko
Description
Oblasť techniky
Vynález sa týka zariadenia na uskutočňovanie hĺbkových vrtov, najmä geotermálnych hĺbkových vrtov, ktoré je určené na prácu pod zemou v geologických formáciách a je uspôsobené najmä na prácu v hĺbkach 10 km a viac, pri tlaku 1000 barov a viac a teplote okolitej horniny až 400 °C a spôsobu uskutočňovania hĺbkových vrtov.
Doterajší stav techniky
V súčasnosti sa realizuje ťažba ropy, plynu a geologické, resp. geotermálne sondovanie vrtnými súpravami, kde rozrušenie horniny je vykonávané otáčajúcimi sa vrtnými hlavicami. Tie sú upevnené na konci súprav spojených základných potrubí a na povrchu otáčané pohonnými jednotkami. Rozrušená hornina sa dopravuje na povrch špeciálnou tekutinou obiehajúcou v potrubí a vo vyvŕtanom otvore. V minulosti už boli vyvinuté a dlhoročnou praxou overené turbínové pohonné jednotky v blízkosti vrtnej hlavice a, kde je energia privádzaná z povrchu vodným nosičom, slúžiacim aj na výplach, alebo elektrickým káblom. Doprava rozrušenej horniny sa však pri oboch systémoch uskutočňuje klasickým spôsobom - viskóznou obiehajúcou tekutinou.
Najmä v posledných desiatich rokoch sa hľadali nové metódy efektívnejšieho realizovania rozrušovania horniny ajej prepravy na povrch.
Štúdia MIT (USA) The Future of Geothermal Energy - Impact of Enhanced Geothermal Systems (EGS) on the United States in the 21 st Century 2006 - poukazuje na zásadný význam vyriešenia ekonomickej technológie vŕtania hĺbkových geotermálnych vrtov. Cena vrtu pri použití súčasných vrtných technológií rastie exponenciálne s hĺbkou. Preto je naliehavou výzvou nájdenie vrtnej technológie, použitím ktorej by cena vrtu rástla približne lineárne s hĺbkou vrtu.
Spoluautor zmienenej štúdie, Jefferson Tester, vo svojej prezentácii charakterizuje požiadavky na novú, rýchlu a ultrahĺbkovú vrtnú technológiu takto:
• cena vŕtania rastie lineárne s hĺbkou • neutrálne plávajúca vrtná os • schopnosť vŕtať vertikálne alebo šikmo do hĺbok až nad 20 km • schopnosť vŕtať veľké priemery až päťkrát väčšie ako na povrchu • paženie formované na mieste vo vrte
Je známych viac ako dvadsať inovatívnych technológií vŕtania geologických formácií rôznej vyspelosti a stupňa overenosti.
V stave techniky opíšeme len najsľubnejšie alebo už overované technológie.
Prehľad súčasných technológií:
Technológie je možné hodnotiť aj podľa takých vlastností, ako je potrebná špecifická energia na vyťažený centimeter kubický, ďalej maximálny výkon uplatniteľný na dne vrtu alebo maximálna dosiahnuteľná rýchlosť vŕtania.
Na popredných miestach z týchto hľadísk sú mechanické princípy, elektroiskrové výboje vo vode a rezanie vodným lúčom.
Medzi extrapolačné riešenia, ktoré ešte nemajú vlastnosti radikálnej inovácie potrebnej na hĺbkovú geotermiu, možno zaradiť ako príklady:
• technológie vŕtania pomocou otáčavého paženia (TESCO CASING DRILLING) odstraňujú jednu sústavu potrubí, ale nie podstatné negatíva mechanického vŕtania;
• technológia cievkového kompozitného potrubia s elektrickým vedením na pohon vŕtania na dne vrtu (E1ALLIBURTON/STATOIL - ANACONDA) - technológia odstraňuje otáčajúci sa element vrtného potrubia na prenos mechanickej energie, ostáva len funkcia výplachu drviny horniny.
Značný pokrok smerom k významnej inovácii je US Patent 5771984, ktorého autorom je Jefferson Tester a kol.: Continuous drilling of vertical boreholes by thermal processes: rock spallation and fusion, kde energia k vrtnej súprave na dne je dodávaná tlakovou vodou na výplach vrtu a na pohon turbíny a výrobu elektrickej energie na vlastný proces vŕtania tepelným štiepaním skaly alebo jej tavením. Na tomto vynáleze je založená aj náplň firmy Potter Drilling LLC, ktorej technológie sú už v štádiu skúšok prototypov.
Príbuzné technológie sú opísané v US Patent 5107936 Rock melting excavation process. Autor Werner Foppe opisuje proces tavenia skaly po obvode vrtu, vtlačením taveniny do jadra a následným rozbitím jadra. Ten istý autor v US Patent 6591920 opisuje tavenie horniny ajej vtláčanie do okolitej skaly.
Rezanie skaly prúdom plazmy opisuje US Patent 3788703 autora Thorpe. Nerieši však odsun skalnej drviny.
Na Univerzite v Tel Aviv, autori Jerby a kol.: JOURNAL OF APPLIED PE1YSICS 97 (2004) riešia pro2 ces štiepania skaly lokálnym prehriatím mikrovlnami. Technológia je zatiaľ vhodná len pre veľmi malé objemy.
Najväčšia skupina patentov pokrýva technológiu rezania skaly, resp. horniny vodným lúčom.
Opisované sú varianty rôznych modifikácií, napríklad využitie kavitácie, vírivých procesov, kombinácie s mechanickými princípmi a pod. Napríklad US Patent 5291957 opisuje proces vodného lúča v kombinácii s vírivým a mechanickým procesom.
V posledných desiatich rokoch prebieha intenzívny výskum využitia vysokoenergetických laserových lúčov na dezintegráciu horniny. Ide najmä o konverziu vojenských zariadení.
Energia laseru je použitá na proces tepelného štiepania, tavenia alebo odparenia horniny.
Patent japonských autorov, US Patent 6870128 - Laser boring method and systém Kobayashi a kol. opisuje vŕtanie laserom, kde svetelný lúč je privádzaný z povrchu optickým káblom na dno vrtu. Systém odparuje horninu, čím je však daná vysoká spotreba energie.
Autori Zhiyue Xu a kol. v článku LASER SPALLATION OL ROCKS LOR OIL WELL DRILLING uverejnenom v Proceedings of the 23rd International Congress on Applications of Lasers and Electro-Optics 2004 opisujú metódu tepelného štiepania, ktorá je energeticky výhodnejšia, avšak odsun drviny sa uskutočňuje klasickým výplachom.
Metódy využitia elektrického výboja sú založené na dlhodobých skúsenostiach v iných aplikačných oblastiach. Metóda opísaná v US Patente 5425570 autora Wilkinsona G. je založená na kombinácii elektrického výboja a následného výbuchu malej dávky výbušniny alebo vyvolaného alutermického procesu.
US Patent 4741405 a US Patent 6761416 autora Moeny W. opisuje použitie viacnásobných elektród s vysokonapäťovým výbojom vo vodnom prostredí, pričom odsun rozdrobenej horniny je uskutočňovaný klasickým výplachom.
Obdobná metóda je opísaná aj v US Patente 6935702 autorov Okazaki a kol. Crushing apparatus electrode and crushing apparatus za použitia klasického výplachu.
Autor Usov A. P. opisuje použitie elektrického výboja na vŕtanie veľkých priemerov vyše 1 m s rýchlosťou až niekoľko m/hod. realizovaných vo Vedeckom centre Kola Ruskej Akadémie vied.
V patente RU 2059436 Cl autor Maslov V. V. opisuje generovanie vysokonapäťových impulzov na deštrukciu materiálov.
Autor Hirotoshi a kol. v článku Pulsed Electric Breakdown and Destruction of Granite uverejnenom v Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 38 (1999) 6502 - 6505 opisuje úspešné použitie elektrického výboja na typickej geotermálnej hornine - žule.
Zdvíhanie ťažkých bremien pod hladinou mora je opísané v US Patente 4422801 Buoyancy systém for large scale underwater risers autorov Hale a kol., kde až do hĺbok vyše 3000 m premenlivým vztlakom balastových nádrží sa s veľkými nákladmi dosahujú efektívne manipulácie.
V US Patente 5286462 autora Olsona J. sa opisuje systém rýchleho generovania plynu na rýchle vyprázdňovanie balastných nádrží na využitie vztlaku na manipulácie s nákladmi.
Problém rýchleho pohybu predmetu vo vodnom prostredí, čo je určujúci faktor pre efektívnosť dopravy, je riešený na vojenské účely v US Patente 6962121 Boiling heat transfer torpédo autora Kuklinského R. a US Patente 6684801 Supercavitation ventilation control systém. Tieto opisujú metódu umelej superkavitácie, pri ktorej je možné dosiahnuť vo vode rýchlosť predmetu vhodne tvarovaného až niekoľko sto metrov za sekundu.
Aparatúra na hĺbkové stimulovanie na dne vrtu je opísaná v US Patente 4254828 Apparatus for producing fractures and gaps in geological formations for utilizing the heat of the earth autora Sowu a kol., kde je opísaný význam generovania tlaku na dne vrtu autonómnym energo systémom. Obdobne aj v US Patente 7017681 autora Ivannikova a kol. je opísaný autonómny systém stimulácie hydrodynamickými účinkami na dne vrtu.
V súčasnosti stav techniky paženia je reprezentovaný expandovateľným pažením rôzneho druhu, napríklad technológia opísaná autorom Cookom R. a kol. v US Patente 6739392 Forming a wellbore casing while simultaneously drilling a bore využíva postupnosť krokov, keď špeciálne potrubie spustené do hĺbky bez paženia je expandovaná tlakovým médiom.
Z hľadiska realizácie kontinuálnej produkcie paženia súčasný stav techniky poskytuje vhodné východisko, pretože už boli vyvinuté a uvedené do praxe pod vodou rýchlotuhnúce, vysokopevné cementové kompozitné zmesi, najmä na vojenské účely. Takéto cementové kompozitné zmesi boli vyvinuté aj na uskladňovanie nebezpečných odpadov.
Podstatný pokrok oproti stavu techniky bolo riešenie, kde je odstránený systém na seba nadväzujúcich potrubí a nahradený voľne sa pohybujúcimi kontajnermi vo vodnom prostredí kontinuálne zhotovovaného paženia opísaný nižšie.
V prihláške patentu 5087-2007 Zariadenie na exkaváciu hlbinných otvorov v geologickej formácii a spôsob prepravy energií a materiálu v týchto otvoroch, autora I. Kočiša a kol. sa opisuje inovatívne riešenie vrtného zariadenia, pričom hlavnými inováciami sú transport horniny hmoty na výrobu paženia a energie cez vodou zaplnené otvory v pažení, pomocou autonómnych transportných modulov, kontajnerov, za spolupôsobenia vztlaku plynu. Záporným vztlakom sa kontajnery pohybujú smerom dolu. Z časti vyťaženej horniny a z povrchu prineseného materiálu sa kontinuálne vytvára paženie vŕtaného otvoru. Zariadenie obsahuje podzemnú bázu, transportný modul, povrchovú bázu, otvor v geologickej formácii naplneného tekutinou. Zariadenie však nerieši dostatočne pohyb transportných modulov, kontinuálne zhotovovania profilu paženia, manipuláciu s transportnými modulmi v podzemnej báze a povrchovej báze, riadenie a komunikáciu. Zariadenie ako celok vytvára predpoklady, aby cena vytváraného otvoru (vrtu) bola takmer lineárne závislá od jeho hlbky/dĺžky.
Zhrnutie stavu súčasných technológií
Väčšina z týchto metód nedosiahla cieľ podstatnej úspory pri vykonávaní hĺbkového vrtu, pretože proti pôsobilo súčasne niekoľko faktorov:
• problém dopravy vyťaženého materiálu na povrch zostával nevyriešený bez potrubí na seba postupne napájaných, • problém paženia a jeho in situ vytváranie, • problém zásobovania energiou, • problém energetickej náročnosti, potreby rozdrviť na drobné častice celý objem vrtu, či dokonca celý objem roztaviť alebo odpariť.
Proti efektívnosti týchto technológií pôsobí aj prítomnosť tekutiny (vody, viskóznej dopravnej tekutiny) vo vrte. Prívody energie boli riešené napr. prívodom tlakovej vody, prívodom elektrickej energie káblom alebo kompozitným výplachovým potrubím, svetlovodnými káblami pre prívod vysokoenergetickej laserovej energie. Všetky uvedené technológie predpokladajú určité trvalé, neustále predlžované spojenie vŕtaného dna s povrchom. Obdobne aj transport rozrušenej horniny je stále závislý od predlžovaného potrubia transportného média.
Rovnako dôležitou súčasťou vrtu je paženie stien vrtu postupne vkladanými potrubiami, ktoré sa navyše s dĺžkou vrtu zužujú, a tak znižujú celkovú priepustnosť a prispievajú k neúmerne zvyšujúcej sa cene v závislosti od hĺbky vrtu. V poslednom čase bol urobený vývoj expandovateľného paženia s rovnakým priemerom v celom vrte, čo však rieši problém exponenciálnej ceny vrtu len čiastočne.
Žiadna z dodnes opísaných vŕtacích technológií nepriniesla inováciu, ktorá by podstatným spôsobom zmenila efektívnosť celého procesu vŕtania, efektívnosť transportu rozrušenej horniny na povrch a ktorá by zabezpečila vŕtanie do veľkých hĺbok (nad 5 km) pri garantovaní približne lineárnej cenovej závislosti. Z tohto stavu vyplýva potreba takej technológie, ktorá podstatným spôsobom rieši nevýhody súčasného stavu v nasledujúcich aspektoch:
• Doprava energie smerom dole k vŕtaciemu procesu.
• Doprava rozrušenej horniny smerom k povrchu tak, aby sa prerušilo priame kontinuálne fyzické prepojenie medzi povrchom a vŕtacou aparatúrou na dne vrtu spôsobom nezávislým od aktuálnej hĺbky vrtu.
• Proces paženia by bol vykonávaný kontinuálne a paralelne s procesom vytvárania otvoru.
• Dosiahnutie energetickej úspornosti rozrušovania horniny a jej dopravy na povrch.
• Možnosť rezania horniny na bloky a ich dopravu na povrch.
• Funkčnosť zariadenia aj pri vysokých tlakoch a teplotách v tekutinou zaplavenom vrte (otvore v hornine).
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov, ktoré obsahuje povrchovú bázu, otvor v geologickej formácii naplnený tekutinou a robotickú multifunkčnú podzemnú vrtnú platformu, ktorá obsahuje najmä blok rozrušovania (2) horniny (1), blok kontinuálneho zhotovovania profilu paženia, blok paženia ako prenosovú a transportnú infraštruktúru, blok transportný kontajner (16), blok riadenia a komunikácie (39), blok energie (4), blok obsluhy transportných kontajnerov, blok odstraňovania a nakladania horniny (1) z miesta rozrušovania a spôsob uskutočňovania hĺbkových vrtov na uskutočňovanie najmä geotermálnych hĺbkových vrtov podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že:
blok rozrušovania horniny je prepojený s blokom odstraňovania a nakladania horniny z miesta rozrušovania prostredníctvom vodných kanálov zabezpečujúcich odstraňovanie rozrušovanej horniny, blok odstraňovania a nakladania horniny z miesta rozrušovania je prepojený s blokom transportný kontajner prostredníctvom vodných kanálov, blok paženia ako prenosová a transportná infraštruktúra je spojený s blokom kontinuálneho zhotovovania profilu paženia prostredníctvom posuvných debnení, blok obsluhy transportných kontajnerov je spojený s blokom transportného kontajnera pomocou manipulačnej mechaniky, blok odstraňovania a nakladania horniny z miesta rozrušovania je prepojený s blokom obsluhy transport4 ných kontajnerov prostredníctvom vodných kanálov, blok obsluhy transportných kontajnerov je prepojený s blokom transportný kontajner prostredníctvom vodných kanálov, blok transportný kontajner je prepojený s blokom kontinuálneho zhotovovania profilu paženia prostredníctvom injektážnych kanálov, blok transportný kontajner je prepojený s blokom paženia ako prenosová infŕaštruktúra prostredníctvom vodných kanálov, blok riadenia a komunikácie je napojený na ostatné bloky senzorickými kanálmi a kanálmi riadiacich signálov, blok energie je prepojený na ostatné bloky energetickými kanálmi.
Na zvýšenie účinnosti zariadenia môže byť robotická multifunkčná podzemná vrtná platforma ďalej doplnená aspoň jedným z nasledujúcich blokov:
a) blok pohybu a smerovania platformy,
b) blok jemného pohybu bloku rozrušovania,
c) blok spojenia s kontajnerom cementovej kompozitnej zmesi,
d) blok injektáže kontajnerov na povrchu,
e) blok výstupu (ejektáže) kontajnerov na povrchu,
f) blok brzdného zariadenia na zabrzdenie kontajnera v transportnom potrubí, vyznačujúci sa rýchlym brzdným účinkom na blok transportného kontajnera v transportnom potrubí,
g) blok tesnenia pred okolitou horninou,
h) blok ochrany proti vibráciám a tlakovej vlne,
Blok kontinuálneho zhotovovania profilu paženia pozostáva najmä z dna debnenia, skruže debnenia, flexibilného spojenia, dna debnenia cementovej kompozitnej zmesi, priestoru tvorby paženia, bloku spojenia s kontajnerom cementovej kompozitnej zmesi, pružného spojenia skruží.
Blok paženia ako prenosová a transportná infraštruktúra pozostáva najmä z transportného potrubia, paženia z cementovej kompozitnej zmesi, servisného potrubia, kanálu servisných signálov a energie, servisnej vody, potrubia prívodu paliva, posuvného debnenia prívodu paliva, labyrintového tesnenia, posuvného pružného tesnenia, vstupu paliva do palivového potrubia, palivovej sústavy na povrchu, pripojenia podzemnej palivovej sústavy a je v časti, výhodne v dolnej hlbšej časti, zhotovený z cementovej kompozitnej zmesi s podstatne vyššou tepelnou vodivosťou než v hornej časti a na posuvnom debnení prívodu paliva obsahuje tesnenie medzi debnením prívodu paliva a vytváraným pažením.
Blok obsluhy transportných kontajnerov pozostáva najmä z brzdnej a manipulačnej platformy, otočného aktuátora, brzdného zariadenia, brzdného valca, brzdného piesta, otočnej platformy.
Blok odstraňovania a nakladania horniny z miesta rozrušovania pozostáva najmä z obehovej vody, nakladania horniny, výplachovej cesty, sústavy klapiek na vymývanie horniny, kanála na vymývanie, priestoru vyplachovania, priestoru nakladania horniny.
Blok transportný kontajner je vybavený brzdným zariadením na zabrzdenie kontajnera na dne vrtu a brzdným zariadením na zabrzdenie kontajnera v transportnom potrubí a obsahuje cyklónový separátor vody a rozrušenej horniny alebo energetický nosič, alebo hydraulický piest, a/alebo uzol rozhrania (doking uzol) na spojenie s platformou na dopravenie cementovej kompozitnej zmesi alebo zmesi vody a horniny, alebo tlakového hydraulického média, alebo energetického nosiča.
Blok riadenia a komunikácie je chránený hermetickou schránkou odolnou proti vysokému tlaku vody a povrchom schránky schopným odvádzať teplo z bloku riadenia a komunikácie do okolitého prostredia, napr. do okolitej cirkulujúcej chladiacej vody.
Blok tesnenia pred okolitou horninou pozostáva z pružného anuloidu zhotoveného z textílie na báze kovových vlákien alebo kevlaru, alebo uhlíkových vlákien, alebo ich zmesi aje tlakovaný vodou.
Blok ochrany proti vibráciám a tlakovej vlne je tvorený obalom obsahujúcim granulát, obalom z perforovanej kovovej dosky, vhodne formovanými odraznými plochami, kanálmi odvádzajúcimi tlakovú vlnu, čiastočne otvorenými nádržami s plynom a pod., alebo ich kombináciou.
Blok spojenia s kontajnerom cementovej kompozitnej zmesi obsahuje aspoňjedno spojenie na vysokotlaké hydraulické médium.
Blok injektáže kontajnerov na povrchu pozostáva najmä z vody z odkališťa, čerpadla vody, sústavy klapiek na injekciu kontajnerov, vyrovnávacej komory na injektáž kontajnerov, sústavy klapiek na uvoľnenie kontajnera, vodnej cesty nad kontajnerom.
Blok výstupu (ejektáže) kontajnerov na povrchu pozostáva najmä z výstupu do odkališťa, sústavy mriežok, tlmiacej štruktúry, systému klapiek na zachytenie kontajnera, vyrovnávacej komory na výstup (ejektáž) kontajnerov, transportéru kontajnerov a materiálu.
Podstata spôsobu uskutočňovania hĺbkových vrtov, najmä geotermálnych hĺbkových vrtov v geologických formáciách podľa tohto vynálezu spočíva v tom, že
a) v bloku rozrušovania horniny sa rozrušuje, dezintegruje hornina pomocou jedného zo skupiny zariadení využívajúcich na rozrušovanie horniny usmernenú explóziu alebo kombinácie, elektroiskrový výboj, vodný lúč, plazmový proces, štiepanie laserom, štiepanie plazmou, vysokoteplotným fluidikom, mechanické a iné,
b) v bloku kontinuálneho zhotovovania profilu paženia plní z kontajnera posuvné debnenie cementovou kompozíciou vystuženou kovovými vláknami alebo uhlíkovými vláknami, alebo kevlarovými vláknami alebo ich zmesou rôznej dĺžky, po zatuhnutí tvoriacou paženie, a priebežne formuje paženie posuvným debnením, zabezpečuje interakciu posuvného debnenia s formovaným pažením a priebežne formuje minimálne 2 otvory,
c) v bloku paženia ako prenosovej a transportnej infŕaštruktúry vytváraného počas procesu vŕtania poskytuje dvoma otvormi v ňom vytvorenými dvojsmernú vodnú, transportnú cestu na transport kontajnerov z povrchu na dno vrtu a opačne, na základe síl cirkulujúcej vody alebo/a na základe vztlaku kontajnera, kladného alebo záporného, na základe vztlaku plynov (airlift), ďalej ďalšími otvormi pričom medzi jednotlivými otvormi je cementová kompozitná zmes formovaná ako výstuha celého paženia, ďalej paženie obsahuje ďalšie otvory na transport technologickej vody na chladenie a transport vodnej energie, otvory na transport tekutých alebo plynných energetických nosičov, elektrickej energie, signálov a pod. a je v súčinnosti s inými blokmi zariadenia podľa bodu 1,
d) blok transportný kontajner zaisťuje prepravu potrebných materiálov, ako napr. cementovej kompozitnej zmesi, rozrušenej horniny na povrch a/alebo špecializovaných zariadení,
e) blok riadenia a komunikácie vykonáva telemetriu, signalizáciu, získavanie senzorických informácií a ich vyhodnocovanie a riadenie procesov a blokov platformy,
f) blok energie transformuje energiu z primárnej energie na formy energie pre jednotlivé bloky platformy,
g) v bloku obsluhy transportných kontajnerov zaisťuje bloku transportného kontajnera umiestnenie do funkčnej pozície,
h) v bloku odstraňovania a nakladania horniny z miesta rozrušovania sa hornina odstraňuje a nakladá hydrodynamický, napr. prúdom vody a/alebo prúdom plynov.
V záujme zvýšenia účinku spôsobu uskutočňovania hĺbkových vrtov možno využiť nasledujúce postupy:
a) blok jemného pohybu bloku rozrušovania zaisťuje posun v závislosti na postupe rozrušovania horniny,
b) v bloku kontinuálneho zhotovovania profilu paženia plní z kontajnera posuvné debnenie cementovou kompozíciou ľahšou ako voda,
c) blok paženia ako prenosová a transportná infraštruktúra cez otvory, potrubia na dopravu tekutých alebo plynných palív, ktoré sú predlžované na dne vrtu, kde časť debnenia týchto otvorov slúži na transport a prívod palív a okysličovadiel k miestu použitia a k bloku rozrušovania,
d) v bloku transportného kontajnera sa vykonáva separácia vody a rozrušenej horniny a/alebo injektáž cementovej kompozície do priestoru tvorby paženia, a/alebo spojenie s platformou na dopravenie cementovej kompozitnej zmesi alebo zmesi vody a horniny, alebo tlakového hydraulického média, alebo energetického nosiča,
e) blok riadenia a komunikácie je chladený médiom z potrubia v pažení a je spojený s povrchom vodivými elektrickými káblami a/alebo bezdrôtovo
í) blok energie zaisťuje predovšetkým premenu energie z tlakovej vody privádzanej zhora na pohon jednotlivých blokov platformy, elektrickú energiu privedenú elektrickým káblom cez potrubie paženia, autonómny zdroj, energiu explózie rozrušovania, hydraulické médium a pevný alebo kvapalný energetický nosič,
g) blok energie transformuje privedenú elektrickú energiu nízkeho napätia na energiu vysokého napätia a je chránený hermetickou schránkou odolnou proti vysokému tlaku,
h) v bloku pohybu a smerovania platformy sa zaisťuje smerovanie a posun platformy aktuátormi oproti okolitej hornine najmenej v troch bodoch a smerovanie a posun procesov rozrušovania horniny v súčinnosti s blokom riadenia, a kde blok pohybu platformy zabezpečuje pohyb platformy v závislosti od procesu tuhnutia paženia, od procesu rozrušovania horniny riadené blokom riadenia a komunikácie v závislosti od jednotlivých procesov platformy,
i) blok spojenia s kontajnerom na injektovanie cementovej kompozitnej zmesi, ktorá po zatuhnutí tvorí paženie, zabezpečuje spojenie na presun zmesi, a aspoň jedno spojenie na vysokotlaké hydraulické médium na injektáž zmesi,
j) v bloku brzdného zariadenia na zabrzdenie kontajnera v transportnom potrubí je zabrzdenie aktivované zmenou tlakov nad a pod kontajnerom,
k) blok ochrany proti vibráciám a tlakovej vlne zmierňuje účinky vibrácií a/alebo tlakovej vlny spôsobenej najmä blokom rozrušovania horniny, kde funkčný blok zmiernenia účinku tlakovej vlny zabezpečuje ochranu platformy pred poškodením tlakovou vlnou,
l) blok injektáže kontajnerov na povrchu zabezpečuje vstup kontajnerov do obiehajúcej transportnej vody,
m) blok výstupu (ejektáže) kontajnerov na povrchu zabezpečuje výstup kontajnerov z obiehajúcej transportnej vody,
n) blok transportného kontajnera separuje pomocou cyklónového separátora rozrušenú horninu od vody,
o) blok transportného kontajnera, ktorý pomocou hydraulického piestu injektuje cementovú kompozitnú zmes do bloku kontinuálneho zhotovovania profilu paženia,
p) blok tesnenia pred okolitou hornine zabezpečujúci vodotesné oddelenie priestoru bloku kontinuálneho zhotovovania profilu paženia k okolitej hornine,
q) bloku obsluhy transportných kontajnerov zaisťuje výstup (ejektovanie) kontajnerov z cirkulujúcej vody na dne vrtu, injektovanie kontajnerov do cirkulujúcej vody, brzdenia kontajnerov vystupujúcich z cirkulujúcej vody, rozbeh kontajnerov vstupujúcich do cirkulujúcej vody.
Podstata vynálezu spočíva najmä v inovatívnom spôsobe vŕtania hĺbkových vrtov s vysokou ekonomickou efektívnosťou pri takmer rovnakej cene za jednotku hĺbky vrtu až do 10 km pri zachovaní rovnakého priemeru vrtu. Uvedený technický výsledok sa dosahuje tým, že sa pri realizácii vrtu použije robotická multifunkčná platforma pracujúca v hĺbke vrtu v mieste rozrušovania horniny. Platforma obsahuje bloky, ktoré v súčinnosti zabezpečujú potrebné činnosti na efektívne rozrušovanie horniny, jej nakladanie do transportného kontajnera, vyvezenie na povrch, ďalej kontinuálneho zhotovovania paženia, transport cementovej kompozície z povrchu nadol, ďalej prostriedky na manipuláciu s kontajnermi, posunu platformy a jej smerovania, riadenie procesu vŕtania a komunikácie s povrchom, prívod elektrickej energie káblom z povrchu, transformácia tejto energie na potrebnú formu energie, prívod iných médií, prostriedky dopravného média vody, ako i najmenej dve potrubia na cirkuláciu vody, vymývanie a odstraňovanie horniny z miesta vŕtania, jej nakladanie do kontajnera, ako i pomocné funkcie tesnenia pred okolitou horninou, blok spojenia s kontajnerom transportu cementovej kompozitnej zmesi, ochrany proti tlakovej vlne pri detonačnom rozrušovaní horniny.
Podzemná robotická platforma realizujúca takýto súbor činností odstraňuje nedostatky predošlého stavu techniky a umožňuje kontinuálny proces vŕtania bez nedostatkov klasických systémov vŕtania.
Inovácia v technickom riešení
Inováciu v technickom riešení tvorí modulárna robotická platforma s nasledujúcimi funkcionalitami:
• Transport materiálu v cirkulujúcom vodnom prostredí špecializovanými kontajnermi, • Kontinuálne zhotovovanie paženia cementovou kompozíciou naraz realizujúce profil aspoň s dvoma otvormi - potrubiami.
• Chladenie prostredia podzemnej platformy cirkulujúcou transportnou vodou, • Činnosť elektroniky a elektrických obvodov v ochranných schránkach odolných vysokému tlaku a chladených obehovou vodou, • Odstraňovanie a nakladanie rozrušenej horniny hydrodynamickým spôsobom obehovou vodou, • Pohyb a smerovanie vŕtania platformy, • Použitie špeciálnej cementovej a/alebo polymérnej zmesi ľahšej ako voda, • Rozrušovanie horniny viacerými fyzikálnymi procesmi bezo zmeny celkovej konštrukcie platformy a transportu materiálu, • Autonómny robotický mechanizmus platformy, • Prívod tekutých alebo plynných médií, palív aj viaczložkových viacerými otvormi v pažení, pričom predlžovanie vedení pri postupe vŕtania a tvorbe paženia je v samotnej podstate činnosti platformy a pripojenie na oboch koncoch vedení môže byť pevné, • Tesnenie platformy pred horninou v podobe pružného anuloidu tlakovaného vodou, • Blok vytváraného paženia ako transportnej infŕaštruktúry pre platformu.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Na obrázku 1 je vyobrazené zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov obsahujúce robotickú multifunkčnú podzemnú vrtnú platformu podľa tohto vynálezu.
Na obrázku 2 je vyobrazená manipulácia s transportnými kontajnermi.
Na obrázku 3 je vyobrazený manipulačný systém s kontajnerom.
Na obrázku 4 je vyobrazený servisný systém.
Na obrázku 5 je vyobrazené brzdenie a manipulácia s kontajnerom.
Na obrázku 6 je vyobrazené kontinuálne zhotovovanie paženia.
Na obrázku 7 je vyobrazená injektáž kontajnerov do transportného systému.
Na obrázku 8 je vyobrazený výstup kontajnerov zo systému.
Na obrázku 9 je vyobrazená schránka riadenia a komunikácie.
Na obrázku 10 sú vyobrazené otvory v pažení a ich predlžovanie.
Na obrázku 11 je vyobrazená schéma blokov zariadenia a ich vzťahov.
Príklad uskutočnenia vynálezu
Na obrázku 1 je vyobrazené zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov s robotickou multifunkčnou podzemnou vrtnou platformou podľa tohto vynálezu. Znázornené sú hlavné časti tohto zariadenia tak, aby boli jasné štruktúry jednotlivých funkčných blokov a ich súčinnosť.
Základnou funkciou platformy je blok rozrušovania 2 horniny určený na dezintegráciu horniny j_, ktorý môže byť modulárne modifikovaný pre rôzne použité technológie rozrušovania (electrical discharge, spallation a pod.). Blok rozrušovania 2 horniny zahrňuje blok pohybu 3 akčných členov 5 rozrušovania elektród resp. horákov a pod., ďalej blok energie 4 alebo jeho časť, ďalej časť riadiacej elektroniky 68, aktuátory a senzory 23. Celý blok rozrušovania 2 horniny je pohybovaný oproti základnému plášťu 6 posuvným mechanizmom bloku jemného pohybu 12 bloku rozrušovania 2 horniny na jemný posuv v závislosti od postupu rozrušovania horniny j_. Celý proces prebieha vo vode, ktorou je zaliaty celý vytváraný otvor v hornine L
Druhou podstatnou funkciou je pohyb celej podzemnej platformy 22, ktorej základ tvorí základný plášť 6, proti hornine j_ pomocou bloku pohybu a smerovania 7 platformy, kde výkonný člen je akčný člen 9 pohybu, ďalej opornej rozpery 10 ako oporný mechanizmus posunu celého zariadenia. Striedavou funkciou akčných členov 9 pohybu a oporných rozpier 10 a pomocných rozpier 11. Aktivovaním oporných rozpier 10 a aktivovaním akčných členov 9 pohybu sa dosahuje pohyb základného plášťa 6 proti hornine J_, a to i s možnosťou smerovania celku rôznymi hodnotami posuvu akčných členov 9 pohybu.
Aktivovaním pomocných rozpier 11 a akčných členov 9 pohybu sa dostáva blok pohybu a smerovania 7 platformy do východiskovej polohy na zopakovanie kroku posuvu základného plášťa 6 proti hornine L Vonkajší ochranný plášť 8 tvorí ochranu celku proti znečisteniu a tlakom uvoľnenej horniny L
Treťou podstatnou funkciou podzemnej platformy 22 je kontinuálna tvorba paženia z cementovej kompozitnej zmesi vystuženej oceľovými, uhlíkovými alebo kevlarovými a podobnými vláknami rôznej dĺžky.
Od priestoru bloku rozrušovania 2 horniny a bloku pohybu a smerovania 7 platformy je blok tvorby paženia oddelený dnom 18 debnenia a ďalej sa skladá z rôzneho tvaru oceľových skruží 19 debnenia vzájomne spojených flexibilným spojom 21. Tieto časti určujú tvar paženia 20 z cementovej kompozitnej zmesi, ktoré vytvára sústavu transportných potrubí 32.
Dôležitou súčasťou bloku vytvárania paženia je tesnenie bloku tesnenia 17 pred okolitou horninou priestoru vypĺňaného cementovou kompozitnou zmesou proti hornine j_. Toto tesnenie bloku tesnenia 17 pred okolitou horninou je zhotovené vo forme expandovateľného anuloidu zhotoveného z kompozitu kovových (uhlíkových, kevlarových) textílií tlakovaného tlakovou vodou riadeným tlakom, cez prívod 27 tlakovej vody.
Štvrtou funkciou podzemnej robotickej platformy 22 je brzdná a manipulačná platforma 15, ktorej základom je otočný aktuátor 13 a brzdné zariadenie 14 bloku transportného kontajnera 16. ktorý je dopravený transportným potrubím 32 obehovou vodou 46 z povrchu. Blok ochrany 81 proti vibráciám a tlakovej vlne je realizovaný čiastočne otvoreným priestorom, v ktorom je plyn realizujúci pružné absorpčné médium.
Na obrázku 2 je znázornená v detailoch manipulácia s blokmi transportných kontajnerov 16. Na obrázku 2a je znázornené v reze jedno výhodné uskutočnenie paženia 20 z cementovej kompozitnej zmesi s dvoma otvormi pre transportné potrubia 32 a dvoma otvormi pre servisné potrubia 34. V jednom transportnom potrubí 32 je v reze znázornený blok transportný kontajner 16 s dvoma brzdnými valcami 33. ktoré slúžia ako súčasť hydraulického tlmiča.
Na obrázku 2b je detailnejšie znázornené jedno výhodné uskutočnenie vynálezu z hľadiska manipulácie s blokmi transportných kontajnerov 16. Blok transportný kontajner 16 sa prostredníctvom transportného potrubia 32 z povrchu dostal do priestoru podzemnej robotickej platformy 22 a brzdným zariadením 14 bloku transportného kontajnera 16 je zbrzdený z pôvodnej rýchlosti obehovej vody 46 v transportnom potrubí 32.
Brzdiaci efekt sa dosahuje vnikaním brzdného piesta 24 do brzdného valca 33. ktorý je súčasťou bloku transportného kontajnera 16 a úzkym profilom vytláčania vody z brzdného valca 33. Brzdný piest 24 je umiestnený na otočnej platforme 50 poháňanej otočným aktuátorom 13.
Na obrázku 2c je detailnejšie znázornené jedno výhodné uskutočnenie vynálezu z hľadiska manipulácie s blokom transportného kontajnera 16. ktorý je otáčaný o 180° do polohy reinjektáže bloku transportného kontajnera 16 do obehovej vody 46 smerujúcej na povrch transportným potrubím 32 po naložení horniny 1 v priestore nakladania horniny 31 výplachovou cestou 54.
Obehová voda 46 prichádzajúca z transportného potrubia 32 z povrchu je usmernená sústavou klapiek 30 na vymývanie horniny do kanála 26 na vymývanie cez priestor 28 vyplachovania, kde je obehová voda 46 zmiešaná s rozrušenou horninou J_ dopravená až do priestoru 29 nakladania horniny, kde je tangenciálnym pohybom zmesi obehovej vody 46 a horniny 1 využitý cyklónový separačný efekt. Hrubé frakcie horniny 1 sa usadzujú v bloku transportného kontajnera 16 a obehová voda 46 s najmenšími frakciami odchádza transportným potrubím 32 na povrch.
Po skončení výplachovej a nakladacej periódy sa blok transportného kontajnera 16 injektuje do obehu vody v transportnom potrubí 32 pomocou injektovania tlakovej vody do priestoru medzi brzdným piestom 24 a brzdným valcom 33. kde efektom hydraulického lisu sa blok transportného kontajnera 16 dá do pohybu až po jeho zachytenie obehovou vodou 46 v transportnom potrubí 32.
Na obrázkoch 3a, 3b, 3c sú zobrazené detailnejšie fázy manipulačného systému s blokom transportného kontajnera 16, jednotlivé polohy bloku transportného kontajnera 16 v priestore otvoru 35 v hornine. V prvej polohe súosovo s transportným potrubím 32 s prichádzajúcou obehovou vodou 46 je blok transportného kontajnera 16 zbrzdený a usadený na otočnej platforme 50, pričom sú vykonané spojenia s tlakovými médiami.
V druhej polohe otočený o 90° je blok transportného kontajnera 16 na transport cementovej kompozitnej zmesi napojený na vpusť bloku spojenia 25 s kontajnerom cementovej kompozitnej zmesi v zostave rozhranie (doking) spojovacieho modulu 36 pre kontajner s cementovou kompozitnou zmesou a ventilu 37 pre kontajner s cementovou kompozitnou zmesou, kde sa vykoná injektovanie cementovej kompozitnej zmesi do priestoru 47 tvorby paženia. Po vyprázdnení bloku transportného kontajnera 16 na transport cementovej kompozitnej zmesi je blok transportného kontajnera 16 dopravený do odchodovej polohy 180° od východiskovej polohy.
Na obrázku 4 je bližšie opísaný servisný systém slúžiaci na zabezpečenie a vykonávanie funkcií podzemnej robotickej platformy 22. Na obrázku 4a je zobrazený rez zhotovovaným pažením a rezom B-B' je zobrazený na obrázku 4b systém servisných funkcií.
Cez dvojicu servisných potrubí 34 prúdi voda, ktorá je použitá na chladenie agregátov, na výrobu energie elektrickej, hydraulickej a pod. V profile nadväzujúcom na servisné potrubia 34 sú umiestnené agregáty, ako je schránka bloku 39 riadenia a komunikácie, miniatúrna turbína 41, generátor 42 elektrickej energie, hydraulické čerpadlo 43 pre vysokotlaké média na ovládanie a pohon hydraulických prvkov. Súčasťou servisného systému je aj kanál 40 servisných signálov a energie a časti návratu servisnej vody 71. Systém servisných funkcií je napojený aj na blok rozrušovania 2 horniny, ktorý je prepojený so schránkami bloku 39 riadenia a komunikácie a tiež na servisnú vodu 71.
Na obrázku 5a je zobrazený rez pažením 20 z cementovej kompozitnej zmesi s dvoma transportnými potrubiami 32 a dvoma servisnými potrubiami 34 a s rezom bloku transportného kontajnera 16 zobrazeného v profile transportného potrubia 32. V reze C-C' v detaile na obrázku 5b je zobrazený blok transportného kontajnera 16, paženie 20 z cementovej kompozitnej zmesi a transportné potrubie 32. Na obrázku 5b je ďalej zobrazené brzdné zariadenie 14 s brzdným piestom 24 a brzdným valcom 33. Blok transportný kontajner 16 spočíva na brzdnej a manipulačnej platforme 15. Výstupné (ejekčné) tlakové potrubie 38 slúži na prívod tlakovej vody do priestoru medzi brzdným piestom 24 a brzdným valcom 33.
Na obrázku 6 je zobrazený rez kontinuálnym pažením 20 z cementovej kompozitnej zmesi, ktorý obsahuje 4 otvory, dva pre transportné potrubie 32 a dva pre servisné potrubie 34. V reze D-D'je na obrázku 6b zobrazený systém kontinuálneho zhotovovania paženia 20 z cementovej kompozitnej zmesi. Na základný plášť 6 systému nadväzuje nad dnom 45 debnenia cementovej kompozitnej zmesi priestor 47 tvorby paženia, do ktorého sa pod tlakom injektuje cez vpusť bloku spojenia 25 s kontajnerom cementovej kompozitnej zmesi cementová kompozitná zmes. Tesnenie bloku 17 tesnenia pred okolitou horninou slúži na tesnenie priestoru nad dnom 45 debnenia cementovej kompozitnej zmesi oproti hornine L Tesnenie bloku 17 tesnenia pred okolitou horninou je realizované materiálom anuloidného tvaru, ktoré je tlakované tlakovou vodou cez prívod 27 tlakovej vody oproti hornine í, ktorá v procese vŕtania nadobúda náhodný nepravidelný tvar povrchu. Anuloid môže byť realizovaný z rôznych pružných materiálov odolných vysokým teplotám 400 °C, vysokým tlakom až 1000 barov a oteru. Na teleso základného plášťa 6 je napojený systém skruží 19 debnenia, ktoré sú navzájom pospájané pružnými spojeniami 44 skruží. Prvá skruž 19 debnenia je napojená na základný plášť 6 a je spolu s ním postupne axiálne vyťahovaná z čerstvej cementovej kompozitnej zmesi tak, ako to vyžadujú technologické parametre tuhnutia cementovej kompozitnej zmesi. Počet skruží debnenia 19 a ich jednotková dĺžka je daná parametrami dosahovania tuhnutia cementovej kompozitnej zmesi.
Na obrázku 7 je znázornené jedno výhodné uskutočnenie podsystému injektáže blokov transportných kontajnerov 16 do transportného potrubia 32. V ustálenom režime je voda z odkališťa 49 a recyklácie vedená cez čerpadlo 48 vody do transportného potrubia 32, ktorým smeruje pod povrch k vrtnej podzemnej robotickej platforme 22.
Sústavou klapiek 51 na injekciu kontajnerov môže byť voda z odkališťa 49 presmerovaná k blokom transportných kontajnerov 16 pripraveným na injektáž. Vyrovnávacia komora 53 na injektáž kontajnerov slúži na odizolovanie vysokotlakového prostredia od vonkajšieho prostredia. Súčasne s presmerovaním sústavy klapiek 51 na injekciu kontajnerov a sústavy klapiek 52 na uvoľnenie kontajnera v okruhu injektáže blokov transportných kontajnerov 16 sa väčšina objemu vody pohybuje cez vodnú cestu 79 nad kontajnerom a vytlačí ho do transportného potrubia 32. Tento dej sa opakuje s ďalšími blokmi transportných kontajnerov 16. Je zrejmé, že pôsobenie sústavy klapiek 51 na injekciu kontajnerov a sústavy klapiek 52 na uvoľnenie kontajnera musí byť synchronizované, aby celkový objem vody prúdiaci do transportného potrubia 32 ostával rovnaký.
Na obrázku 8 je znázornené jedno výhodné uskutočnenie výstupu blokov transportných kontajnerov 16 zo systému. Návratová voda v ustálenom režime tečie z transportného potrubia 32 do výstupu 60 do odkališťa na recykláciu. Vystupujúci blok transportný kontajner 16 je vedený priamo sústavou 57 mriežok do tlmiacej štruktúry 58, kde je pomocou systému 55 klapiek na zachytenie kontajnera zachytený a následne cez vy9 rovnávaciu komoru 56 na výstup (ejektáž) kontajnerov usmernený na transportér 59 kontajnerov a materiálu.
Na obrázku 9 je znázornené jedno výhodné uskutočnenie schránky bloku riadenia a komunikácie 39. Základom konceptu je schránka odolná vysokému tlaku viac ako 1000 barov, v tvare optimálnom (guľa) pre pomer objem/povrch/tlak a je intenzívne chladená servisnou vodou 71 vonka a vnútorným chladiacim systémom 70 zvnútra.
Na obrázku 9a je zobrazené jedno konkrétne uskutočnenie schránky bloku riadenia a komunikácie 39. kde schránka 61 odolná vode a tlaku je vybavená zvonka guľového povrchu rebrovaním 66. na ktoré sa privádza chladiaca voda 62, a ďalej cez špeciálne vysokotlakové prechodky 64 je cez prívod 63 elektrickej energie privedená elektrická energia, cez prívod 65 hydraulickej energie privedená hydraulická energia a signály sú prevedené cez špeciálne vysokotlakové prechodky 64.
Na obrázku 9b je zobrazený rez E-E' z obrázka 9a, ktorý zobrazuje vnútornú štruktúru schránky bloku riadenia a komunikácie 39 zahrňujúcu časť vstupno-výstupných signálov 67, ďalej riadiacu elektroniku 68. vnútorný chladiaci systém 70 zaisťujúci prenos tepla na externé chladiace prvky - rebrovanie 66. Ďalej schránka obsahuje časť elektrického napájania 69.
Na obrázku 9c je znázornené jedno výhodné uskutočnenie schránky bloku riadenia a komunikácie 39 väčšieho objemu, formou viacerých guľových častí vzájomne prepojených do jedného hermetického celku. Táto multischránka 82 je vložená do obalu vytvárajúceho servisný kanál 72 chladenia, cez ktorý preteká servisná voda 71 a vystupuje návratová voda 73.
Na obrázku 10 je znázornené jedno výhodné uskutočnenie vynálezu, kde je využitý spôsob kontinuálneho vytvárania paženia 20 z cementovej kompozitnej zmesi pri súčasnom vytváraní otvorov v pažení z cementovej kompozitnej zmesi 20, a tým ich automatické predlžovanie s postupom vŕtania.
Táto výhodná vlastnosť je využiteľná napr. pre prípad bloku rozrušovania 2 horniny založenom na prívode tekutých alebo plynných palív (napr. hydrotermálne štiepenie - spallation).
Na obrázku 10a je zobrazený rez pažením 20 z cementovej kompozitnej zmesi, kde sú realizované viaceré potrubia 74 prívodu paliva popri transportnom potrubí 32 a servisnom potrubí 34. Potrubia prívodu 74 paliva môžu byť viaceré na rôzne zložky paliva a tiež záložné pre prípad poruchy alebo upchania.
Na obrázku 10b je znázornená časť posuvného debnenia 75 prívodu paliva v podobe kovovej rúrky zakončenej viacerými tesneniami, napr. labyrintovým tesnením 77, posuvným pružným tesnením 76, cez otvor v pažení sa realizuje potrubie 74 prívodu paliva.
Ďalej na obrázku 10b je zobrazený vstup 83 paliva do palivového potrubia v pažení pevným pripojením palivovej sústavy 78 na povrchu a tiež na dne vrtu pri podzemnej robotickej platforme 22 sa realizuje pevné pripojenie 80 podzemnej palivovej sústavy na blok rozrušovania 2 horniny realizujúci rozrušovanie horniny 1.
Priemyselná využiteľnosť
Vynález môže byť využitý v oblasti geotermálnych, naftárskych a plynárskych vrtov, banských šácht, rudných žíl, razenia tunelov. Výhodnosť vynálezu je najmä pri rozrušovaní horniny vo vodnom prostredí pri veľkých tlakoch a teplotách.
Claims (10)
1. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov, najmä geotermálnych, ktoré obsahuje povrchovú bázu, otvor v geologickej formácii naplnený tekutinou a robotickú multifunkčnú podzemnú vrtnú platformu, ktorá obsahuje najmä blok rozrušovania (2) horniny, blok kontinuálneho zhotovovania profilu paženia, blok paženia ako prenosovú a transportnú infraštruktúru, blok transportný kontajner (16), blok riadenia a komunikácie (39), blok energie (4), blok obsluhy transportných kontajnerov, blok odstraňovania a nakladania horniny z miesta rozrušovania, vyznačujúce sa tým, že blok rozrušovania (2) horniny je prepojený s blokom odstraňovania a nakladania horniny z miesta rozrušovania prostredníctvom vodných kanálov zabezpečujúcich odstraňovanie rozrušovanej horniny, blok odstraňovania a nakladania horniny z miesta rozrušovania je prepojený s blokom transportný kontajner (16) prostredníctvom vodných kanálov, blok paženia ako prenosová a transportná infŕaštruktúra je spojený s blokom kontinuálneho zhotovovania profilu paženia prostredníctvom posuvných debnení, blok obsluhy transportných kontajnerov je spojený s blokom transportného kontajnera (16) pomocou manipulačnej mechaniky, blok odstraňovania a nakladania horniny z miesta rozrušovania je prepojený s blokom obsluhy transportných kontajnerov prostredníctvom vodných kanálov, blok obsluhy transportných kontajnerov je prepojený s blokom transportný kontajner (16) prostredníctvom vodných kanálov, blok transportný kontajner (16) je prepojený s blokom kontinuálneho zhotovovania profilu paženia prostredníctvom injektážnych kanálov, blok transportný kontajner (16) je prepojený s blokom paženia ako prenosová infŕaštruktúra prostredníctvom vodných kanálov, blok riadenia a komunikácie (39) je na10 pojený na ostatné bloky senzorickými kanálmi a kanálmi riadiacich signálov, blok energie (4) je prepojený na ostatné bloky energetickými kanálmi.
2. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že robotická multifunkčná podzemná vrtná platforma je doplnená aspoň jedným z nasledujúcich blokov:
a) blok pohybu a smerovania (7) platformy,
b) blok jemného pohybu (12) bloku rozrušovania,
c) blok spojenia (25) s kontajnerom cementovej kompozitnej zmesi,
d) blok injektáže kontajnerov na povrchu,
e) blok výstupu (ejektáže) kontajnerov na povrchu,
í) blok brzdného zariadenia na zabrzdenie kontajnera v transportnom potrubí s rýchlym brzdným účinkom na blok transportného kontajnera (16) v transportnom potrubí (32),
g) blok tesnenia (17) pred okolitou horninou,
h) blok ochrany (81) proti vibráciám a tlakovej vlne.
3. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nárokov la 2, vyznačujúce sa tým, že blok kontinuálneho zhotovovania profilu paženia pozostáva najmä z dna debnenia (18), skruže (19) debnenia, flexibilného spojenia (21), dna (45) debnenia cementovej kompozitnej zmesi, priestoru (47) tvorby paženia, bloku spojenia (25) s kontajnerom cementovej kompozitnej zmesi, pružného spojenia (44) skruží.
4. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nárokov laž3, vyznačujúce sa tým, že blok paženia ako prenosová a transportná infraštruktúra pozostáva najmä z transportného potrubia (32), paženia (20) z cementovej kompozitnej zmesi, servisného potrubia (34), kanálu (40) servisných signálov a energie, servisnej vody (71), potrubia (74) prívodu paliva, posuvného debnenia (75) prívodu paliva, labyrintového tesnenia (77), posuvného pružného tesnenia (76), vstupu (83) paliva do palivového potrubia, palivovej sústavy (78) na povrchu, pripojenia (80) podzemnej palivovej sústavy a je v časti, výhodne v dolnej hlbšej časti, zhotovený z cementovej kompozitnej zmesi s podstatne vyššou tepelnou vodivosťou než v hornej časti a na posuvnom debnení prívodu paliva obsahuje tesnenie medzi debnením prívodu paliva a vytváraným pažením.
5. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nárokov laž4, vyznačujúce sa tým, že blok obsluhy transportných kontajnerov pozostáva najmä z brzdnej a manipulačnej platformy (15), otočného aktuátora (13), brzdného zariadenia (14), brzdného valca (33) brzdného piesta (24), otočnej platformy (50).
6. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nárokov laž5, vyznačujúce sa tým, že blok odstraňovania a nakladania horniny z miesta rozrušovania pozostáva najmä z obehovej vody (46), priestoru nakladania (31) horniny, výplachovej cesty (54), sústavy (30) klapiek na vymývanie horniny, kanála (26) na vymývanie, priestoru (28) vyplachovania, priestoru (29) nakladania horniny.
7. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nárokov laž6, vyznačujúce sa tým, že blok transportný kontajner (16) je vybavený brzdným zariadením (14) na zabrzdenie kontajnera na dne vrtu a brzdným zariadením (14) na zabrzdenie kontajnera v transportnom potrubí a obsahuje cyklónový separátor vody a rozrušenej horniny alebo energetický nosič, alebo hydraulický piest, a/alebo uzol rozhrania (doking uzol) na spojenie s robotickou multifunkčnou podzemnou vrtnou platformou na dopravenie cementovej kompozitnej zmesi alebo zmesi vody a horniny, alebo tlakového hydraulického média, alebo energetického nosiča.
8. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nárokov 1 až 7, vyznačujúce sa tým, že blok riadenia a komunikácie (39) je chránený hermetickou schránkou odolnou proti vysokému tlaku vody a s povrchom schránky schopným odvádzať teplo z bloku riadenia a komunikácie (39) do okolitého prostredia, napr. do okolitej cirkulujúcej chladiacej vody.
9. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nárokov laž8, vyznačujúce sa tým, že blok tesnenia (17) pred okolitou horninou pozostáva z pružného anuloidu zhotoveného z textílie na báze kovových vlákien alebo kevlaru, alebo uhlíkových vlákien, alebo ich zmesi ďakovaného vodou.
10. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nárokov laž9, vyznačujúce sa tým, že blok ochrany (81) proti vibráciám a tlakovej vlne je tvorený obalom obsahujúcim granulát, obalom z perforovanej kovovej dosky, vhodne formovanými odraznými plochami, kanálmi odvádzajúcimi tlakovú vlnu, čiastočne otvorenými nádržami s plynom alebo ich kombináciou.
11. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nárokov 1 až 10, vyznačujúce sa tým, že blok spojenia (25) s kontajnerom cementovej kompozitnej zmesi obsahuje aspoň jedno spojenie na vysokotlaké hydraulické médium.
12. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nárokov 1 až 11, vyznačujúce sa tým, že blok injektáže kontajnerov na povrchu pozostáva najmä z vody (49) z odkališťa, čerpadla (48) vody, sústavy (51) klapiek na injekciu kontajnerov, vyrovnávacej komory (53) na injektáž kontajnerov, sústavy (52) klapiek na uvoľnenie kontajnera, vodnej cesty (79) nad kontajnerom.
13. Zariadenie na uskutočňovanie hĺbkových vrtov podľa nárokov 1 až 12, vyznačujúce sa tým, že blok výstupu (ejektáže) kontajnerov na povrchu pozostáva najmä z výstupu (60) do odkališťa, sústavy (57) mriežok, tlmiacej štruktúry (58), systému (55) klapiek na zachytenie kontajnera, vyrovnávacej komory (56) na výstup (ejektáž) kontajnerov, transportéra (59) kontajnerov a materiálu.
14. Spôsob uskutočňovania hĺbkových vrtov, najmä geotermálnych hĺbkových vrtov v geologických formáciách, vyznačujúci sa tým, že
a) v bloku rozrušovania horniny sa rozrušuje, dezintegruje hornina pomocou jedného zariadenia alebo kombinácie zo skupiny zariadení využívajúcich na rozrušovanie horniny usmernenú explóziu, elektroiskrový výboj, vodný lúč, plazmový proces, štiepanie laserom, štiepanie plazmou, vysokoteplotným fluidikom, mechanické a iné,
b) v bloku kontinuálneho zhotovovania profilu paženia plní z kontajnera posuvné debnenie cementovou kompozíciou vystuženou kovovými vláknami alebo uhlíkovými vláknami, alebo kevlarovými vláknami, alebo ich zmesou rôznej dĺžky, po zatuhnutí tvoriacou paženie, a priebežne formuje paženie posuvným debnením, zabezpečuje interakciu posuvného debnenia s formovaným pažením a priebežne formuje minimálne 2 otvory,
c) v bloku paženia ako prenosovej a transportnej infŕaštruktúry vytváraného počas procesu vŕtania poskytuje dvoma otvormi v ňom vytvorenými dvojsmernú vodnú, transportnú cestu na transport kontajnerov z povrchu na dno vrtu a opačne, na základe síl cirkulujúcej vody alebo/a na základe vztlaku kontajnera, kladného alebo záporného, na základe vztlaku plynov (airlift), ďalšími otvormi, pričom medzi jednotlivými otvormi je cementová kompozitná zmes formovaná ako výstuha celého paženia, ďalej paženie obsahuje ďalšie otvory na transport technologickej vody na chladenie a transport vodnej energie, otvory na transport tekutých alebo plynných energetických nosičov, elektrickej energie, signálov a pod. a je v súčinnosti sinými blokmi zariadenia podľa bodu 1,
d) blok transportný kontajner (16) zaisťuje prepravu potrebných materiálov, ako napr. cementovej kompozitnej zmesi, rozrušenej horniny na povrch, a/alebo špecializovaných zariadení,
e) blok riadenia a komunikácie (39) vykonáva telemetriu, signalizáciu, získavanie senzorických informácií a ich vyhodnocovanie a riadenie procesov a blokov platformy,
f) blok energie (4) transformuje energiu z primárnej energie na formy energie pre jednotlivé bloky platformy,
g) v bloku obsluhy transportných kontajnerov zaisťuje bloku transportného kontajnera umiestnenie do funkčnej pozície,
h) v bloku odstraňovania a nakladania horniny z miesta rozrušovania sa hornina odstraňuje a nakladá hydrodynamický, napr. prúdom vody a/alebo prúdom plynov.
15. Spôsob uskutočňovania hĺbkových vrtov podľa nároku 14, vyznačujúci sa tým, že
a) blok jemného pohybu bloku rozrušovania (12) zaisťuje posun v závislosti na postupe rozrušovania horniny,
b) v bloku kontinuálneho zhotovovania profilu paženia plní z kontajnera posuvné debnenie cementovou kompozíciou ľahšou ako voda,
c) blok paženia ako prenosová a transportná infraštruktúra cez otvory, potrubia na dopravu tekutých alebo plynných palív, ktoré sú predlžované na dne vrtu, kde časť debnenia týchto otvorov slúži na transport a prívod palív a okysličovadiel k miestu použitia a k bloku rozrušovania,
d) v bloku transportného kontajnera (16) sa vykonáva separácia vody a rozrušenej horniny a/alebo injektáž cementovej kompozície do priestoru tvorby paženia, a/alebo spojenie s platformou na dopravenie cementovej kompozitnej zmesi alebo zmesi vody a horniny, alebo tlakového hydraulického média, alebo energetického nosiča,
e) blok riadenia a komunikácie (39) je chladený médiom z potrubia v pažení a je spojený s povrchom vodivými elektrickými káblami a/alebo bezdrôtovo,
f) blok energie (4) zaisťuje predovšetkým premenu energie z tlakovej vody privádzanej zhora na pohon jednotlivých blokov platformy, elektrickú energiu privedenú elektrickým káblom cez potrubie paženia, autonómny zdroj, energiu explózie rozrušovania, hydraulické médium a pevný alebo kvapalný energetický nosič,
g) blok energie (4) transformuje privedenú elektrickú energiu nízkeho napätia na energiu vysokého napätia a je chránený hermetickou schránkou odolnou proti vysokému tlaku,
h) v bloku pohybu a smerovania (7) platformy sa zaisťuje smerovanie a posun platformy aktuátormi oproti okolitej hornine najmenej v troch bodoch a smerovanie a posun procesov rozrušovania horniny v súčinnosti s blokom riadenia, a kde blok pohybu platformy zabezpečuje pohyb platformy v závislosti od procesu tuhnutia paženia, od procesu rozrušovania horniny riadeného blokom riadenia a komunikácie v závislosti od jednotlivých procesov platformy,
i) blok spojenia s kontajnerom na injektovanie cementovej kompozitnej zmesi, ktorá po zatuhnutí tvorí paženie, zabezpečuje spojenie na presun zmesi a aspoň jedno spojenie na vysokotlaké hydraulické médium na injektáž zmesi.
j) v bloku brzdného zariadenia na zabrzdenie kontajnera v transportnom potrubí je zabrzdenie aktivované zmenou tlakov nad a pod kontajnerom,
k) blok ochrany (81) proti vibráciám a tlakovej vlne zmierňuje účinky vibrácií a/alebo tlakovej vlny spôso5 benej najmä blokom rozrušovania horniny, kde funkčný blok zmiernenia účinku tlakovej vlny zabezpečuje ochranu platformy pred poškodením tlakovou vlnou,
l) blok injektáže kontajnerov na povrchu zabezpečuje vstup kontajnerov do obiehajúcej transportnej vody,
m) blok výstupu (ejektáže) kontajnerov na povrchu zabezpečuje výstup kontajnerov z obiehajúcej transportnej vody,
10 n) blok transportného kontajnera (16) separuje pomocou cyklónového separátora rozrušenú horninu od vody,
o) blok transportného kontajnera (16), ktorý pomocou hydraulického piesta injektuje cementovú kompozitnú zmes do bloku kontinuálneho zhotovovania profilu paženia,
p) blok tesnenia (17) pred okolitou horninou zabezpečujúci vodotesné oddelenie priestoru bloku kontinuál15 neho zhotovovania profilu paženia proti okolitej hornine,
q) blok obsluhy transportných kontajnerov zaisťuje výstup (ejektovanie) kontajnerov z cirkulujúcej vody na dne vrtu, injektovanie kontajnerov do cirkulujúcej vody, brzdenia kontajnerov vystupujúcich z cirkulujúcej vody, rozbeh kontajnerov vstupujúcich do cirkulujúcej vody.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK5011-2009A SK288264B6 (sk) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | Zariadenie na vykonávanie hĺbkových vrtov a spôsob vykonávania hĺbkových vrtov |
| PCT/SK2010/050002 WO2010090609A1 (en) | 2009-02-05 | 2010-02-03 | Equipment for realization of deep boreholes and method of realization of deep boreholes |
| EP10703136.1A EP2394015B1 (en) | 2009-02-05 | 2010-02-03 | Equipment for realisation of deep boreholes and method of realisation of deep boreholes |
| US13/148,032 US8944186B2 (en) | 2009-02-05 | 2010-02-03 | Device for performing deep drillings and method of performing deep drillings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK5011-2009A SK288264B6 (sk) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | Zariadenie na vykonávanie hĺbkových vrtov a spôsob vykonávania hĺbkových vrtov |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK50112009A3 SK50112009A3 (sk) | 2010-08-09 |
| SK288264B6 true SK288264B6 (sk) | 2015-05-05 |
Family
ID=42173938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK5011-2009A SK288264B6 (sk) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | Zariadenie na vykonávanie hĺbkových vrtov a spôsob vykonávania hĺbkových vrtov |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8944186B2 (sk) |
| EP (1) | EP2394015B1 (sk) |
| SK (1) | SK288264B6 (sk) |
| WO (1) | WO2010090609A1 (sk) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9242309B2 (en) | 2012-03-01 | 2016-01-26 | Foro Energy Inc. | Total internal reflection laser tools and methods |
| US9244235B2 (en) | 2008-10-17 | 2016-01-26 | Foro Energy, Inc. | Systems and assemblies for transferring high power laser energy through a rotating junction |
| US9664012B2 (en) | 2008-08-20 | 2017-05-30 | Foro Energy, Inc. | High power laser decomissioning of multistring and damaged wells |
| US9080425B2 (en) | 2008-10-17 | 2015-07-14 | Foro Energy, Inc. | High power laser photo-conversion assemblies, apparatuses and methods of use |
| US9545692B2 (en) | 2008-08-20 | 2017-01-17 | Foro Energy, Inc. | Long stand off distance high power laser tools and methods of use |
| US9360631B2 (en) | 2008-08-20 | 2016-06-07 | Foro Energy, Inc. | Optics assembly for high power laser tools |
| US9347271B2 (en) | 2008-10-17 | 2016-05-24 | Foro Energy, Inc. | Optical fiber cable for transmission of high power laser energy over great distances |
| US9267330B2 (en) | 2008-08-20 | 2016-02-23 | Foro Energy, Inc. | Long distance high power optical laser fiber break detection and continuity monitoring systems and methods |
| US9138786B2 (en) | 2008-10-17 | 2015-09-22 | Foro Energy, Inc. | High power laser pipeline tool and methods of use |
| US9027668B2 (en) | 2008-08-20 | 2015-05-12 | Foro Energy, Inc. | Control system for high power laser drilling workover and completion unit |
| US10301912B2 (en) * | 2008-08-20 | 2019-05-28 | Foro Energy, Inc. | High power laser flow assurance systems, tools and methods |
| US9089928B2 (en) | 2008-08-20 | 2015-07-28 | Foro Energy, Inc. | Laser systems and methods for the removal of structures |
| US8571368B2 (en) | 2010-07-21 | 2013-10-29 | Foro Energy, Inc. | Optical fiber configurations for transmission of laser energy over great distances |
| US8627901B1 (en) | 2009-10-01 | 2014-01-14 | Foro Energy, Inc. | Laser bottom hole assembly |
| US8424617B2 (en) | 2008-08-20 | 2013-04-23 | Foro Energy Inc. | Methods and apparatus for delivering high power laser energy to a surface |
| US9719302B2 (en) | 2008-08-20 | 2017-08-01 | Foro Energy, Inc. | High power laser perforating and laser fracturing tools and methods of use |
| US10195687B2 (en) | 2008-08-20 | 2019-02-05 | Foro Energy, Inc. | High power laser tunneling mining and construction equipment and methods of use |
| US9669492B2 (en) | 2008-08-20 | 2017-06-06 | Foro Energy, Inc. | High power laser offshore decommissioning tool, system and methods of use |
| CA2808214C (en) | 2010-08-17 | 2016-02-23 | Foro Energy Inc. | Systems and conveyance structures for high power long distance laser transmission |
| EP2678512A4 (en) | 2011-02-24 | 2017-06-14 | Foro Energy Inc. | Method of high power laser-mechanical drilling |
| WO2012116155A1 (en) | 2011-02-24 | 2012-08-30 | Foro Energy, Inc. | Electric motor for laser-mechanical drilling |
| EP2715887A4 (en) | 2011-06-03 | 2016-11-23 | Foro Energy Inc | PASSIVELY COOLED HIGH ENERGY LASER FIBER ROBUST OPTICAL CONNECTORS AND METHODS OF USE |
| HU230571B1 (hu) * | 2011-07-15 | 2016-12-28 | Sld Enhanced Recovery, Inc. | Eljárás lézeres olvasztásos kőzeteltávolítás során keletkező kőzet olvadék eltávolítására, valamint berendezés az eljárás megvalósítására |
| US20130032398A1 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Halliburton Energy Services, Inc. | Pulsed-Electric Drilling Systems and Methods with Reverse Circulation |
| WO2014078663A2 (en) | 2012-11-15 | 2014-05-22 | Foro Energy, Inc. | High power laser hydraulic fructuring, stimulation, tools systems and methods |
| WO2014149114A2 (en) * | 2012-12-24 | 2014-09-25 | Foro Energy, Inc. | High power laser tunneling mining and construction equipment and methods of use |
| US9115542B1 (en) | 2015-04-14 | 2015-08-25 | GDD Associates, Trustee for Geo-diving device CRT Trust | Geo-diving device |
| WO2016191800A1 (en) * | 2015-06-05 | 2016-12-08 | Gekko Systems Pty Ltd | Underground mining system |
| US10221687B2 (en) | 2015-11-26 | 2019-03-05 | Merger Mines Corporation | Method of mining using a laser |
| CN108956675B (zh) * | 2018-07-03 | 2020-11-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 用于co2水岩反应前后岩石矿物成分原位对比分析方法 |
| US11090765B2 (en) * | 2018-09-25 | 2021-08-17 | Saudi Arabian Oil Company | Laser tool for removing scaling |
| US10941618B2 (en) | 2018-10-10 | 2021-03-09 | Saudi Arabian Oil Company | High power laser completion drilling tool and methods for upstream subsurface applications |
| CN113173212B (zh) * | 2021-05-13 | 2022-06-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种不倒翁式软体跳跃机器人 |
| CN113431487B (zh) * | 2021-07-26 | 2023-08-29 | 中铁建工集团有限公司 | 一种地下连续墙成槽施工装置 |
| CN115824813B (zh) * | 2023-02-23 | 2023-05-09 | 叙镇铁路有限责任公司 | 一种测试隧道开挖引起围岩塑性区范围的试验装置及方法 |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3788703A (en) | 1972-04-14 | 1974-01-29 | Humphreys Corp | Method of rock cutting employing plasma stream |
| DE2554101C2 (de) * | 1975-12-02 | 1986-01-23 | Werner 5130 Geilenkirchen Foppe | Schmelzbohrgerät |
| DE2756934A1 (de) | 1977-12-21 | 1979-06-28 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Verfahren zur erzeugung von bruechen bzw. spalten in geologischen formationen zur nutzung der erdwaerme |
| CA1136545A (en) | 1979-09-28 | 1982-11-30 | Neville E. Hale | Buoyancy system for large scale underwater risers |
| US4741405A (en) | 1987-01-06 | 1988-05-03 | Tetra Corporation | Focused shock spark discharge drill using multiple electrodes |
| DE3701676A1 (de) | 1987-01-22 | 1988-08-04 | Werner Foppe | Profil-schmelzbohr-verfahren |
| US5168940A (en) | 1987-01-22 | 1992-12-08 | Technologie Transfer Est. | Profile melting-drill process and device |
| US5291957A (en) | 1990-09-04 | 1994-03-08 | Ccore Technology And Licensing, Ltd. | Method and apparatus for jet cutting |
| US5286462A (en) | 1992-09-21 | 1994-02-15 | Magnavox Electronic Systems Company | Gas generator system for underwater buoyancy |
| US5425570A (en) | 1994-01-21 | 1995-06-20 | Maxwell Laboratories, Inc. | Method and apparatus for plasma blasting |
| WO1996003566A2 (en) * | 1994-07-26 | 1996-02-08 | John North | Improvements in or relating to drilling with gas liquid swirl generator hydrocyclone separation combustion thermal jet spallation |
| US5771984A (en) | 1995-05-19 | 1998-06-30 | Massachusetts Institute Of Technology | Continuous drilling of vertical boreholes by thermal processes: including rock spallation and fusion |
| US6758278B2 (en) | 1998-12-07 | 2004-07-06 | Shell Oil Company | Forming a wellbore casing while simultaneously drilling a wellbore |
| DE19909836A1 (de) | 1999-03-05 | 2000-09-07 | Werner Foppe | Metallschmelze-Bohrverfahren |
| RU2224090C2 (ru) | 2000-10-17 | 2004-02-20 | Иванников Владимир Иванович | Устройство для гидродинамического воздействия на стенки скважины |
| WO2002083312A1 (fr) | 2001-04-06 | 2002-10-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Electrode pour appareil de broyage et appareil de broyage |
| AU2003206386A1 (en) | 2002-01-03 | 2003-07-24 | Placer Dome Technical Services Limited | Method and apparatus for a plasma-hydraulic continuous excavation system |
| GB0203252D0 (en) * | 2002-02-12 | 2002-03-27 | Univ Strathclyde | Plasma channel drilling process |
| US6870128B2 (en) | 2002-06-10 | 2005-03-22 | Japan Drilling Co., Ltd. | Laser boring method and system |
| US6684801B1 (en) | 2002-10-03 | 2004-02-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Supercavitation ventilation control system |
| US6962121B1 (en) | 2004-07-30 | 2005-11-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Boiling heat transfer torpedo |
| US7416258B2 (en) | 2005-04-19 | 2008-08-26 | Uchicago Argonne, Llc | Methods of using a laser to spall and drill holes in rocks |
| US7487834B2 (en) | 2005-04-19 | 2009-02-10 | Uchicago Argonne, Llc | Methods of using a laser to perforate composite structures of steel casing, cement and rocks |
| DE102006018215A1 (de) * | 2006-04-25 | 2007-11-22 | Werner Foppe | Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von SC-GeoSteam in Kombination mit SC-Wärme- und Druckwasser-Kraftwerke |
| MX2009012259A (es) * | 2007-05-16 | 2010-02-17 | Terrawatt Holdings Corp | Metodo y sistema para perforacion con chorros de particulas. |
| SK50872007A3 (sk) * | 2007-06-29 | 2009-01-07 | Ivan Kočiš | Zariadenie na exkaváciu hlbinných otvorov v geologickej formácii a spôsob prepravy energií a materiálu v týchto otvoroch |
-
2009
- 2009-02-05 SK SK5011-2009A patent/SK288264B6/sk unknown
-
2010
- 2010-02-03 WO PCT/SK2010/050002 patent/WO2010090609A1/en active Application Filing
- 2010-02-03 EP EP10703136.1A patent/EP2394015B1/en not_active Not-in-force
- 2010-02-03 US US13/148,032 patent/US8944186B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK50112009A3 (sk) | 2010-08-09 |
| WO2010090609A1 (en) | 2010-08-12 |
| EP2394015B1 (en) | 2013-10-16 |
| EP2394015A1 (en) | 2011-12-14 |
| US8944186B2 (en) | 2015-02-03 |
| WO2010090609A4 (en) | 2010-09-30 |
| US20110290563A1 (en) | 2011-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SK288264B6 (sk) | Zariadenie na vykonávanie hĺbkových vrtov a spôsob vykonávania hĺbkových vrtov | |
| SK50872007A3 (sk) | Zariadenie na exkaváciu hlbinných otvorov v geologickej formácii a spôsob prepravy energií a materiálu v týchto otvoroch | |
| US10683704B2 (en) | Drill with remotely controlled operating modes and system and method for providing the same | |
| US9371693B2 (en) | Drill with remotely controlled operating modes and system and method for providing the same | |
| US5168940A (en) | Profile melting-drill process and device | |
| CA3167051C (en) | Well casing/tubing disposal | |
| US20130264118A1 (en) | Methods and Apparatus for Mechanical and Thermal Drilling | |
| NO302383B1 (no) | Fremgangsmåte for fragmentering av fast substans | |
| WO1996003566A2 (en) | Improvements in or relating to drilling with gas liquid swirl generator hydrocyclone separation combustion thermal jet spallation | |
| JP6679037B1 (ja) | 海底表層型塊状ハイドレートの採掘機及び呑吐式採掘方法 | |
| CN105888613A (zh) | 钻屑深井注入工艺 | |
| CN116263084A (zh) | 一种海上天然气水合物开发的钻采系统及方法 | |
| SK50622009A3 (sk) | Spôsob rozrušovania materiálov a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu | |
| US20170350206A1 (en) | Method of removing materials by their disintegration by action of electric plasma | |
| WO2010042720A2 (en) | Methods and apparatus for thermal drilling | |
| CN102720429A (zh) | 一种液压驱动的凿岩装置 | |
| RU2373366C1 (ru) | Технология образования скважин и выработок | |
| JP2005091059A (ja) | 発電所施設の原位置直下処分方法 | |
| RU2807619C2 (ru) | Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления | |
| RU2409734C2 (ru) | Устройство для проходки скважин с отдаленным забоем | |
| RU2149249C1 (ru) | Установка для подводного бурения | |
| RU2316460C1 (ru) | Способ подземного захоронения жидких бытовых и дождевых стоков | |
| Yao et al. | Large section roadway excavation rapid technology | |
| SK288888B6 (sk) | Zariadenie na odstraňovanie produkčnej rúry vo vrte a spôsob na odstraňovanie |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Assignment and transfer of rights |
Owner name: GA DRILLING, A. S., TRNAVA, SK Free format text: FORMER OWNER: KOCIS IVAN, ING., CSC., BRATISLAVA, SK; KO CIS IGOR, ING., BRATISLAVA, SK; KO CIS DUSAN, BRATISLAVA, SK; KRISTOFIC TOMAS, ING., BRATISLAVA, SK Effective date: 20131028 |
|
| PD4A | Changes of rights of disposal to patents (lien) |
Owner name: GA DRILLING, A. S., TRNAVA, SK Name of requester: MINISTERSTVO HOSPODARSTVA SR, BRATISLAVA, SK , Effective date: 20150505 |
|
| PD4A | Changes of rights of disposal to patents (lien) |
Owner name: GA DRILLING, A. S., TRNAVA, SK Name of requester: SLOVENSKA ZARUCNA A ROZVOJOVA BANKA, A. S., B, Effective date: 20180413 |
|
| PD4B | Termination of rights of disposal to patents (lien) |
Owner name: GA DRILLING, A. S., TRNAVA, SK Name of requester: MINISTERSTVO HOSPODARSTVA SR, BRATISLAVA, SK , Effective date: 20211216 |
|
| PD4B | Termination of rights of disposal to patents (lien) |
Owner name: GA DRILLING, A. S., TRNAVA, SK Name of requester: SLOVENSKA ZARUCNA A ROZVOJOVA BANKA, A. S., BR, SK Effective date: 20230411 |
|
| PD4A | Changes of rights of disposal to patents (lien) |
Owner name: GA DRILLING, A. S., TRNAVA, SK Name of requester: MINISTERSTVO FINANCII SLOVENSKEJ REPUBLIKY, BRATISLAVA, SK Effective date: 20231009 |