SK500452011A3 - Method for rock dislodging by melting and interaction with water streams - Google Patents
Method for rock dislodging by melting and interaction with water streams Download PDFInfo
- Publication number
- SK500452011A3 SK500452011A3 SK50045-2011A SK500452011A SK500452011A3 SK 500452011 A3 SK500452011 A3 SK 500452011A3 SK 500452011 A SK500452011 A SK 500452011A SK 500452011 A3 SK500452011 A3 SK 500452011A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- rock
- melt
- disruption method
- water
- directed
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 title description 13
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 claims 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 7
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N sulfluramid Chemical group CCNS(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003238 silicate melt Substances 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
- E21B7/18—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)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Description
Spôsob rozrušovanie horniny tavením a spolupôsobením vodných prúdov
Oblasť techniky
Vynález sa týka spôsobu rozrušovania horniny tavením a spolupôsobením vodných prúdov aje určený na využitie najmä pri procese vŕtania a to najmä tvrdých homín.
Doterajší stav techniky
Interakcia prirodzenej taveniny, magmy resp. lávy v prírode je známa tisíce rokov, ako jeden z najmohutnejších prírodných javov - výbuchu sopky sprevádzaného obrovským výronom horúceho popolčeka.
Tento prírodný jav, nazvaný hydro-magmatická explózia, bol v poslednom polstoročí predmetom vedeckého štúdia, vysvetľovania jeho fyzikálneho pozadia, ale aj intenzívneho vytvárania hypotéz, teórií, modelov, matematického popisu a ucelených teoretických systémov.
Tieto práce však boli vykonávané s cieľom získania viac poznatkov o fyzikálnom procese interakcie vody a taveniny, aby mohol byť upresnený model prírodného javu.
Vzniklo niekoľko ucelených prác vysvetľujúcich a matematicky popisujúcich , vznik a priebeh explózie resp. detonácie.
V literatúre sú popísané experimentálne práce vulkanológov pri ktorých sa vstrekuje tavenina horniny do väčšieho objemu vody, alebo prúdu vody do taveniny.
V uvedenéj literatúre sú podrobne popísané všetky mechanizmy hydromagmatickéj explózie, tiež morfológia vzniknutých častíc a podmienky za ktorých tieto procesy prebiehajú. Táto odborná literatúra tiež dokazuje, že prebiehajúce procesy je možné využiť v prospech vŕtacej techniky využívajúcej interakciu plazma/homina/voda.
V týchto publikáciách autory popisujú mechanizmy explozívnej interakcie vody s roztavenou horninou.
Wohletz KH, 1986, Explosive magma-water interactions: Thermodynamics, explosion mechanisms, and field studies, Bulletin ofVolcanology 48, 245-264.
Wohletz KH and Zimanowski B, Physics of phreatomagmatism, part I: explosion physics, Terra Nostra 2000/6, 515-523.
Zimanowski B and Wohletz K. H., Physics of phreatomagmatism, part II: eruption physics, Terra Nostra 2000/6, 535-544.
Wohletz, K.H., Zimanowski, B., and BDttner, R., 2008, Magma-Water Interactions, Los Alamos National Laboratory Report LA-UR-08-0921, 41 pp.
V týchto uvedených publikáciách je aj podrobnejší popis morfológie vznikajúcich častíc.
Sheridan, M.F.; Wohletz, K.H. Hydrovolcanism: Basic Considerations and Review, Jour. Volcanol. Geotherm. Res., vol. 17, 1983
Wohletz, K.H., Mechanisms of hydrovolcanic pyroclast formation: grain-size, scanning electron microscopy, and experimental studies, J. Volcanol. Geotherm. Res., Sep 1983.
Mechanizmus vzniku jemného popola pri vulkanických explóziách: Zimanowski, B.; Wohletz, K.; Buttner, R.: The Volcanic Ash Problém, Jour. Volcanol. Geotherm. Res., Vol. 122, 2003
Experimenty s freatomagmatickými explóziami: S Kurszlaukis, R Buttner, B Zimanowski,
V Lorenz: On the first experimental phreatomagmatic explosion of a kimberlite melt, Journal of Volcanology and Geothermal Research Volume 80, Issues 3-4, February 1998, Pages 323326.
Výskum základných fyzikálnych aspektov freatomagmatických explózií: Bemd Zimanowski, Georg Fróhlich, Volker Lorenz, Quantitative experiments on phreatomagmatic explosions, Journal of Volcanology and Geothermal Research, Volume 48, Issues 3-4, December 1991, Pages 341-358
Výskum explózií pri interakcii vody so silikátovými taveninami: Bemd Zimanowski, Georg Fróhlich, Volker Lorenz, Experiments on steam explosion by interaction of water with silicate melts, Nuclear Engineering and Design, Volume 155, Issues 1-2, 2 April 1995, Pages 335343.
Freatomagmatické explózie ryolitickej magmy: A. Austin-Erickson, R. Buttner, P. Dellino, M. H. Ort, B. Zimanowski, Phreatomagmatic explosions of rhyolitic magma: Experimental and field evidence, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 113, BI 1201, 12 PP., 2008.
Výskum povrchových charakteristík zŕn popola ako ukazovateľ dynamických kontaktov kvapalnej vody a magmy : Ralf Buttner, Pierfrancesco Dellino & Bemd Zimanowski, Identifying magma-water interaction from the surface features of ash particles, Náture 401, 688-690 (14 October 1999) | doi:10.1038/44364; Received 6 May 1999; Accepted 23 August 1999.
Fenomenologický model interakcií vody s taveninou: Ralf Buttner and Bemd Zimanowski, Physics of thermohydraulic explosions, Phys. Rev. E 57, 5726-5729 (1998)
V odbornej ani patentovej literatúre nie je známy popis využitia tohto javu v technickej aplikácií. Nie je známa žiadna aplikácia na rozrušovanie horniny ana účely vŕtania v technických alebo geologických formáciách. Patenty týkajúce sa danej oblasti: US 6319434, US 5667147, US 6660223, US 2533633, US 3594142, US 4286647, US 6349548,US 5987899.
Cieľom predkladaného vynálezu je podstatne zvýšiť účinnosť procesu vŕtania, najmä tvrdých hornín, ako procesu spolupôsobenia tepelných procesov a pôsobenia vody.
Podstata technického riešenia
Cieľom tohto vynálezu je využitie tepelných procesov so spoluúčinkom vody a využitím premeny tepelnej energie na kinetickú energiu častíc rozrušenej horniny pri procese vŕtania najmä tvrdých hornín za účelom zvýšenia účinnosti procesu vŕtania.
Podstata spôsobu rozrušovanie horniny tavením a spolupôsobením vodných prúdov podľa tohto vynálezu spočíva v tom, že :
- zdroj tepelného, alebo energetického toku pôsobí na horninu minimálne až do jej lokálnej fázovej premeny na taveninu,
- aspoň jeden vodný prúd je usmernený do lokálne vytvorenej taveniny,
- v tavenine , na ktorú pôsobí vodný prúd dôjde k fyzikálnej explózií.
Je výhodné, ak vodný prúd je prerušovaný v závislosti a v čase realizácie procesu ohrevu horniny energetickým prúdom.
V tavenine horniny dôjde k fyzikálnej explózií, prebehne proces fŕagmentácie a premeny tepelnej energie na kinetickú energiu pohybu fragmentovaných častíc. Fragmentované častice vzniklé podľa nároku 4 vytvárajú excentrický prúd častíc, ktoré prejdú spätnou fázovou premenou na tuhú fázu.
Excentrický prúd častíc vyprázdni oblasť tepelného toku podľa nároku 1 a pripraví ju na nové pôsobenie tepelného toku.
Vodné prúdy sú smerové do jedného smeru, alebo sú smerované paralelne so smerom pôsobenia tepelného toku podľa nároku 1., alebo sú smerované tangenciálne okolo miesta pôsobenia tepelného toku podľa nároku 1. alebo sú smerované excentrický od miesta pôsobenia tepelného toku podľa nároku 1.
Tepelný tok podľa nároku 1 pôsobí na horninu pozdĺž úsečky (lineárne).
Vodné prúdy podľa nároku 2 pôsobia na taveninu vytvorenú podľa nároku 10 pozdĺž z jednej, alebo z oboch strán do vytvorenej taveniny
Opakovaním spôsobu postupu podľa nároku 1 a ďalej podľa nároku 2 sa rozširuje pôsobnosť do hĺbky horniny.
Opakovaním spôsobu postupu podľa nároku 1 a nároku 2 postupne na inej lokalite horniny sa rozširuje pôsobnosť do strán vedľa pôvodnej lokality.
Hlavnou výhodou riešenia podľa tohto vynálezu je zvýšenie účinnosti procesov vŕtania a to najmä tvrdých hornín.
Príklady uskutočnenia
Na obr. 1 je znázornené zariadenie pozostávajúce zo zdroja tepelného toku 1, ktorý vytvára tepelný plazmový prúd 2. Plazmový prúd pôsobí na horninu 3 a na jej povrchu taví horninu na taveninu 4 . Po časovom odstupe sa do taveniny 4 vstriekne tryskou 5 vodný prúd 6.
Na obr. 2 je znázornený stav po vstrieknutí vodného prúdu 6 do taveniny 4 kde sa vytvorí explozívny prúd fragmentovaných častíc taveniny 7, ktoré prejdú opäť do tuhej fázy a odletujú z miesta interakcie vodného prúdu 6 a taveniny 4. Prúd častíc z taveniny 7 má kinetickú energiu z tepelnej energie vloženej do taveniny 4.
Claims (13)
1. Spôsob rozrušovania horniny tavením a spolupôsobením vodných prúdov obsahujúci pôsobenie zdroja tepelného toku na horninu, zdroja vodných prúdov pôsobiacich na roztavenú horninu vyznačujúci sa tým že:
-zdroj tepelného, alebo energetického toku pôsobí na horninu minimálne až do jej lokálnej fázovej premeny na taveninu,
- aspoň jeden vodný prúd je usmernený do lokálne vytvorenej taveniny,
- v tavenine , na ktorú pôsobí vodný prúd dôjde k fyzikálnej explózií.
2. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 vyznačujúci sa tým, že vodný prúd je prerušovaný v závislosti a v čase realizácie procesu ohrevu horniny energetickým prúdom.
3. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 a 2 vyznačujúci sa tým, že v tavenine horniny dôjde k fyzikálnej explózií, prebehne proces fragmentácie a premeny tepelnej energie na kinetickú energiu pohybu fragmentovaných častíc.
4. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 až 3 vyznačujúci sa tým, že fragmentované častice vzniknuté podľa nároku 4 vytvárajú excentrický prúd častíc, ktoré prejdú spätnou fázovou premenou na tuhú fázu.
5. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 až 4 vyznačujúci sa tým, že excentrický prúd častíc vyprázdni oblasť tepelného toku podľa nároku 1 a pripraví ju na nové pôsobenie tepelného toku.
6. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 až 5 vyznačujúci sa tým, že vodné prúdy sú smerované do jedného smeru.
7. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 až 6 vyznačujúci sa tým, že vodné prúdy sú smerované paralelne so smerom pôsobenia tepelného toku podľa nároku 1.
8. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 až 7 vyznačujúci sa tým, že vodné prúdy sú smerované tangenciálne okolo miesta pôsobenia tepelného toku podľa nároku 1.
9. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 až 8 vyznačujúci sa tým, že vodné prúdy sú smerované excentrický od miesta pôsobenia tepelného toku podľa nároku 1.
10. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 až 9 vyznačujúci sa tým, že tepelný tok podľa nároku 1 pôsobí na horninu pozdĺž úsečky (lineárne).
11. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 až 10 vyznačujúci sa tým, že vodné prúdy podľa nároku 2 pôsobia na taveninu vytvorenú podľa nároku 10 pozdĺž z jednej, alebo z oboch strán do vytvorenej taveniny.
12. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 až 11 vyznačujúci sa tým, že opakovaním spôsobu postupu podľa nároku 1 a ďalej podľa nároku 2 sa rozširuje pôsobnosť do hĺbky horniny.
13. Spôsob rozrušovania horniny podľa nároku 1 až 12 vyznačujúci sa tým, že opakovaním spôsobu postupu podľa nároku 1 a nároku 2 postupne na inej lokalite horniny sa rozširuje pôsobnosť do strán vedľa pôvodnej lokality.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50045-2011A SK500452011A3 (sk) | 2011-11-04 | 2011-11-04 | Method for rock dislodging by melting and interaction with water streams |
| US14/356,030 US20150047901A1 (en) | 2011-11-04 | 2012-10-31 | Method of Disintegrating Rock by Melting and by Synergism of Water Streams |
| PCT/SK2012/050015 WO2013066276A2 (en) | 2011-11-04 | 2012-10-31 | Method of disintegrating rock by melting and by synergism of water streams |
| EP12812412.0A EP2809867B1 (en) | 2011-11-04 | 2012-10-31 | Method of disintegrating rock by melting and by synergism of water streams |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50045-2011A SK500452011A3 (sk) | 2011-11-04 | 2011-11-04 | Method for rock dislodging by melting and interaction with water streams |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK500452011A3 true SK500452011A3 (sk) | 2013-09-03 |
Family
ID=47520226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK50045-2011A SK500452011A3 (sk) | 2011-11-04 | 2011-11-04 | Method for rock dislodging by melting and interaction with water streams |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150047901A1 (sk) |
| EP (1) | EP2809867B1 (sk) |
| SK (1) | SK500452011A3 (sk) |
| WO (1) | WO2013066276A2 (sk) |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2533633A (en) | 1946-04-01 | 1950-12-12 | Charles W Schott | Granulated slag and method for producing it |
| US2738162A (en) * | 1953-02-27 | 1956-03-13 | Union Carbide & Carbon Corp | Method and apparatus for forming blasting holes in rock |
| US3594142A (en) | 1968-06-05 | 1971-07-20 | Nat Slag Ltd | Processes for the pelletization of metallurgical slag |
| US3589351A (en) * | 1970-03-16 | 1971-06-29 | Westinghouse Electric Corp | Cutting of rocks, glass and the like |
| JPS6036336B2 (ja) | 1979-07-09 | 1985-08-20 | 日本鋼管株式会社 | 水平連続鋳造におけるブレ−クアウト発生時の流出溶鋼処理設備 |
| DE3701676A1 (de) * | 1987-01-22 | 1988-08-04 | Werner Foppe | Profil-schmelzbohr-verfahren |
| AT400140B (de) | 1993-12-03 | 1995-10-25 | Holderbank Financ Glarus | Verfahren zum granulieren und zerkleinern von schmelzflüssigem material und mahlgut sowie einrichtung zur durchführung dieses verfahrens |
| DE4420415C2 (de) | 1994-06-10 | 1996-10-02 | Thermoselect Ag | Schmelzekühlung |
| CZ9903530A3 (cs) * | 1998-02-18 | 2000-10-11 | Holderbank Financiere Glarus Ag | Způsob granulace a rozmělnění tekutých strusek a zařízení k jeho provádění |
| BR9905656A (pt) * | 1999-11-30 | 2001-07-24 | Viviane Vasconcelos Vilela Ltd | Aparelhagem e processo para a extração de calor e para a solidificação de partìculas de materiais fundidos |
| AT408437B (de) | 2000-02-22 | 2001-11-26 | Holderbank Financ Glarus | Einrichtung zum zerstäuben von flüssigen schmelzen |
| US7490664B2 (en) * | 2004-11-12 | 2009-02-17 | Halliburton Energy Services, Inc. | Drilling, perforating and formation analysis |
| WO2010042719A2 (en) * | 2008-10-08 | 2010-04-15 | Potter Drilling, Inc. | Methods and apparatus for mechanical and thermal drilling |
| US8967298B2 (en) * | 2010-02-24 | 2015-03-03 | Gas Technology Institute | Transmission of light through light absorbing medium |
-
2011
- 2011-11-04 SK SK50045-2011A patent/SK500452011A3/sk unknown
-
2012
- 2012-10-31 EP EP12812412.0A patent/EP2809867B1/en not_active Not-in-force
- 2012-10-31 US US14/356,030 patent/US20150047901A1/en not_active Abandoned
- 2012-10-31 WO PCT/SK2012/050015 patent/WO2013066276A2/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013066276A3 (en) | 2014-04-03 |
| WO2013066276A2 (en) | 2013-05-10 |
| EP2809867B1 (en) | 2016-12-28 |
| US20150047901A1 (en) | 2015-02-19 |
| EP2809867A2 (en) | 2014-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wohletz et al. | Magma-water interactions | |
| Hongxiang et al. | Numerical simulation of rock fragmentation under the impact load of water jet | |
| Liu et al. | Study on the rock‐breaking effect of water jets generated by self‐rotatory multinozzle drilling bit | |
| Robinson et al. | PRELIMINARY STUDY OF THE NUCLEAR SUBTERRENE. | |
| Yang et al. | Exploration of weakening mechanism of uniaxial compressive strength of deep sandstone under microwave irradiation | |
| He et al. | Numerical research on the dynamic rock-breaking process of impact drilling with multi-nozzle water jets | |
| Ge et al. | Experimental study on the characteristics and mechanism of high-pressure water jet fracturing in high-temperature hard rocks | |
| Xiao et al. | Theoretical and experimental investigation on fracture response of coal impacted by high-velocity water jet | |
| Wang et al. | Segregation and coalescence behavior of helium bubbles in tungsten | |
| Lyu et al. | Investigations on thermal spallation drilling performance using the specific energy method | |
| Liu et al. | The fragmentation mechanism of granite in electrical breakdown process of plasma channel drilling | |
| Zhang et al. | Investigation on two-step simulation modeling method for rock breaking by TBM disc cutters assisted with laser | |
| Liu et al. | Impact characteristics of rock breaking using a conical pick assisted with abrasive slurry jet | |
| Sun et al. | A combined thermal spallation and melting technology by plasma jet for deep and hard rock reservoirs | |
| SK500452011A3 (sk) | Method for rock dislodging by melting and interaction with water streams | |
| Long et al. | Research on the hard-rock breaking mechanism of hydraulic drilling impact tunneling | |
| SK50622009A3 (sk) | Spôsob rozrušovania materiálov a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu | |
| McClintock et al. | The importance of the transport system in shaping the growth and form of kimberlite volcanoes | |
| Jiawang et al. | Effects of microwave irradiation on impact comminution and energy absorption of magnetite ore | |
| Liu et al. | The rock breaking mechanism of a combined high-voltage electric impulse-PDC bit drilling technology | |
| RU2457329C2 (ru) | Способ добычи алмазов в условиях многолетнемерзлых кимберлитовых месторождений | |
| Bychkov | The High-Speed Process of Magma Formation | |
| Bychkov | Warm Dense Matter Generator of Earthquakes? | |
| Zhao et al. | The technical development for increasing ROP with particle impact drilling in China | |
| Skinner | Developments in kimberlite emplacement theory |
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 IGOR, MR., BRATISLAVA, SK; KO CIS IVAN, MR., BRATISLAVA, SK; KRISTOFI C TOMAS, MR., BRATISLAVA, SK; KO CIS DUSAN, BRATISLAVA, SK Effective date: 20131028 |
|
| FB9A | Suspension of patent application procedure |