SK50622009A3 - Method for material dislodging and device there of - Google Patents
Method for material dislodging and device there of Download PDFInfo
- Publication number
- SK50622009A3 SK50622009A3 SK5062-2009A SK50622009A SK50622009A3 SK 50622009 A3 SK50622009 A3 SK 50622009A3 SK 50622009 A SK50622009 A SK 50622009A SK 50622009 A3 SK50622009 A3 SK 50622009A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- block
- chamber
- medium
- electric arc
- pressure
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 32
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 19
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 13
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 11
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 10
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 6
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 3
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 3
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 3
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 2
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 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
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000009385 rock melting Methods 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 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)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
Abstract
Description
Spôsob rozrušovania materiálov a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobuA method of breaking up materials and an apparatus for carrying out the method
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka spôsobu bezkontaktného rozrušovanie materiálov najmä najmä horniny v geotermálnych hĺbkových vrtoch v geologických formáciách a zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for contactless disintegration of materials, in particular rocks in geothermal deep wells in geological formations, and to apparatus for carrying out the method.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Známych je vyše dvadsať inovatívnych technológií rozrušovania geologických formácií rôznej vyspelosti a stupňa overenosti, žiadna z nich však nie je svojimi vlastnosťami a efektívnosťou vhodná pre prácu v podmienkach ultrahlbokých vrtov.More than twenty innovative technologies of destruction of geological formations of different maturity and degree of verification are known, but none of them is suitable for work in conditions of ultra-deep wells due to their properties and efficiency.
Technológie rozrušovania 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.The erosion technologies can also be evaluated according to characteristics such as the specific energy required per excavated cubic centimeter, the maximum power applicable at the bottom of the well, or the maximum achievable drilling speed.
Na popredných miestach z týchto hľadísk sú mechanické princípy, elektroiskrové výboje vo vode a rezanie vodným lúčom.At the forefront of these aspects are mechanical principles, electro-spark discharges in water and water jet cutting.
Medzi technológie rozrušovania patria najmä nasledujúce technológie.In particular, disruption technologies include the following.
Značný pokrok smerom k významnej inovácii je US 5771984, ktorého autorom je Jeľferson 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 pre výplach vrtu a pre 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.Significant progress towards significant innovation is US 5771984, by Jefferson Tester et al .: "Continuous drilling of vertical boreholes by thermal processes: rock combustion and fusion, where the energy to the bottom of the drilling rig is supplied by pressurized water for borehole drilling and propulsion of a turbine and production of electricity for the actual drilling process by thermal cleavage of the rock or its melting. This invention is also based on the charge of Potter Drilling LLC, whose technologies are already in the prototype testing stage.
Príbuzné technológie sú popísané v US 5107936 ROCK MELTING EXCAVATION PROCESS. Autor Wemer Foppe popisuje proces tavením skaly po obvode vrtu, vtlačením taveniny do jadra a následným rozbitím jadra. Ten istý autor vUS Pat 6591920 popisuje tavenie horniny a jej vtláčanie do okolitej skaly.Related technologies are described in US 5107936 ROCK MELTING EXCAVATION PROCESS. The author Wemer Foppe describes the process of melting a rock along the perimeter of a well, pushing the melt into the core and then breaking the core. The same author in US Pat 6591920 discloses melting rock and pushing it into the surrounding rock.
Na Univerzite v Tel Aviv, autori Jerby a kol.: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 97 (2004) riešia proces štiepaním skaly lokálnym prehriatím mikrovlnami. Technológia je zatiaľ vhodná len pre veľmi malé objemy.At the University of Tel Aviv, Jerby et al .: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 97 (2004) solves the cleavage process by local overheating by microwaves. So far, the technology is only suitable for very small volumes.
Najväčšou skupinou patentov je pokrytá technológia rezania skaly, resp. horniny vodným lúčom.The largest group of patents is covered by rock cutting technology, respectively. rocks by water jet.
Popisované sú varianty rôznych modifikácii, napríklad využitie kavitácie, vírivých procesov, kombinácie s mechanickými princípmi apod. Napríklad US 5291957 popisuje proces vodného lúča v kombinácii s vírivým a mechanickým procesom.Variants of various modifications are described, for example the use of cavitation, vortex processes, combinations with mechanical principles and the like. For example, US 5291957 describes a water jet process in combination with a vortex and mechanical process.
V posledných desiatich rokoch prebieha intenzívny výskum využitia vysoko energetických laserových lúčov na dezintegráciu horniny. Jedná sa najmä o konverziu vojenských zariadení.In the last decade, intensive research has been underway on the use of high energy laser beams for rock disintegration. This is mainly the conversion of military equipment.
Energia laseru je použitá na proces tepelného štiepania, tavenia alebo odparenia horniny.Laser energy is used for the process of thermal splitting, melting or evaporation of rock.
Patent japonských autorov, US 6870128 - LASER BORING METHOD AND SYSTEM Kobayashi a kol. - popisuje vŕtanie laserom, kde svetelný lúč je privádzaný z povrchu optickým káblom na dno vrtu. Systém odparuje horninu, čím je však daná vysoká spotreba energie.Japanese Patent Application, US 6870128 - LASER BORING METHOD AND SYSTEM Kobayashi et al. - describes laser drilling, where the light beam is fed from the surface by an optical cable to the bottom of the well. The system evaporates the rock, but this gives a high energy consumption.
Autori Zhiyue Xu a kol. v článku LASER SPALLATION OF ROCKS FOR 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.Zhiyue Xu et al. in the article LASER SPALLATION OF ROCKS FOR OIL WELL DRILLING, published in Proceedings of the 23rd International Congress on Applications of Lasers and Electro-Optics 2004, describe a thermal splitting method that is more energy efficient, but shredding is carried out by conventional irrigation.
Metódy využitia elektrického výboja sú založené na dlhodobých skúsenostiach v iných aplikačných oblastiach. Metóda opísaná v US 5425570 autora Wilkinsona G. je založená na kombinácii elektrického výboja a následného výbuchu malej dávky výbušniny alebo vyvolaného alutermického procesu.Methods of utilization of electric discharge are based on long-term experience in other application areas. The method described in US 5425570 by Wilkinson G. is based on a combination of an electrical discharge and subsequent explosion of a small explosive charge or induced alutermic process.
US 4741405 aUS 6761416 autora Moeny W. opisuje použitie viacnásobných elektród s vysokonapäťovým výbojom vo vodnom prostredí, pričom odsun rozdrobenej horniny je uskutočňovaný klasickým výplachom.US 4741405 and US 6761416 to Moeny W. disclose the use of multiple electrodes with a high voltage discharge in an aqueous environment, wherein the disintegration of the crushed rock is accomplished by classical irrigation.
Obdobná metóda je popísaná aj v US 6935702 autorov Okazaki a kol. CRUSHING APPARATUS ELECTRODE AND CRUSHING APPARATUS za použitia klasického výplachu.A similar method is described in US 6935702 to Okazaki et al. CRUSHING APPARATUS ELECTRODE AND CRUSHING APPARATUS using classic irrigation.
Autor Usov A.F. 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.By Usov A.F. discloses the use of an electric discharge to drill large diameters over 1 m at speeds of up to several m / h. realized at the Science Center of the Wheel of the Russian Academy of Sciences.
V patente RU 2059436 Cl autor Maslov V.V. opisuje generovanie vysokonapäťových impulzov na deštrukciu materiálov.In RU 2059436 C1, Maslov V.V. describes the generation of high voltage pulses for material destruction.
Autori Hirotoshi a kol. v článku Pulsed Electric Breakdown and Destruction of Granite uverejnenom v Jpn.J. Appl.Phys. Vol.38 (1999) 6502-6505 opisujú úspešné použitie elektrického výboja na typickej geotermálnej hornine - žule.Hirotoshi et al. in Pulsed Electric Breakdown and Destruction of Granite, published in Jpn.J. Appl.Phys. Vol. 38 (1999) 6502-6505 describes the successful use of an electric discharge on a typical geothermal rock - granite.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje spôsob bezkontaktného rozrušovanie materiálov najmä najmä horniny v geotermálnych hĺbkových vrtoch v geologických formáciách a zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že ide o multimodálny spôsob rozrušovania využívajúci viac synergických fyzikálnych dejov pre zvýšený účinok rozrušovania.The aforementioned disadvantages are substantially eliminated by the method of contactless disintegration of materials, in particular rocks in geothermal deep wells in geological formations and the apparatus for carrying out the method according to the invention, which is based on a multimodal disintegration method utilizing multiple synergistic physical processes for enhanced effect. disruption.
Spôsob uskutočňovania rozrušovania materiálov, najmä horniny v geotermálnych hĺbkových vrtoch v geologických formáciách podľa nasledujúcich bodov:Method of effecting disintegration of materials, especially rocks in geothermal deep wells in geological formations according to the following points:
1) Zo zdroja tlakového hydraulického média je natlakovaná komora rozrušovacieho zariadenia rozrušovacím médiom, ktoré môže byť s výhodou voda a rozrušovacie médium cez výstup trysky vychádza pod tlakom z komory rozrušovacieho zariadenia a pôsobením na rozrušovaný materiál ho rozrušuje, pričom tlak rozrušovacieho média na výstupe z komory sa zvyšuje v bloku zvýšenia tlakového účinku jedným z nasledujúcich spôsobov:1) From the source of the pressurized hydraulic medium, the disturbance chamber is pressurized with the disturbance medium, which may preferably be water, and the disturbance medium via the nozzle outlet exits under pressure from the disturbance apparatus chamber and disrupts it by acting on the disturbed material. is increased in the pressure increase block by one of the following methods:
a) elektrickým oblúkom vznikajúcim v bloku pre tvorbu elektrického oblúka, pričom prichádza k tvorbe vodivého kanála prierazom vysokonapäťového výboja, k tvorbe explozívne expandujúcej bubliny v ktorej sa nachádza vysokoteplotná plazma, ktorá zvyšuje tlak rozrušovacieho média a ktorá prerušuje tok tlakového rozrušovacieho média.a) an electric arc formed in the electric arc block, forming a conductive channel through a high voltage discharge, creating an explosive expanding bubble containing a high temperature plasma that increases the pressure of the disruptive medium and interrupts the flow of the pressure disruptive medium.
b) alebo detonáciou paliva v bloku generovania vysoko energetických plynových, alebo tekutinových lúčov je prúd energie použitý na generovanie jedného, alebo viacerých vysokoenergetických plynových, alebo tekutinových lúčov pričom palivo môže byť zložené z jednej, alebo viacerých zložiek(b) or by detonating the fuel in the high-energy gas or fluid beam generation block, the energy stream used to generate one or more high-energy gas or fluid beams, wherein the fuel may be composed of one or more components
2) Spôsob rozrušovania materiálov podľa bodu 1, pričom v komore a to v bloku pre tvorbu elektrického oblúka, ktorý je rozšírený o blok priestorového urýchlenia vytvoreného kanálu elektrického oblúka a plazmovej bubliny prichádza k urýchľovaniu vytvoreného elektrického oblúku prostredníctvom elektromagnetického poľa vytvoreného pomocou dvoch, alebo viac elektród pre prívod elektrického prúdu pre tvorbu a udržanie elektrického oblúka a tvorbu elektromagnetického poľa, pričom je využívaný efekt urýchlenia vzniknutého elektrického oblúka a plazmy pomocou intenzívneho elektromagnetického poľa.2) The method of breaking the materials according to item 1, wherein in the chamber, in the arc forming block, which is extended by the spatial acceleration block of the formed arc channel and plasma bubble, the generated arc is accelerated by an electromagnetic field created by two or more electrodes for supplying electric current to form and maintain an electric arc and generate an electromagnetic field, utilizing the effect of accelerating the resulting electric arc and plasma by the intense electromagnetic field.
3) Spôsob rozrušovania materiálov podľa bodov 1 a 2, pričom v bloku priestorového urýchlenia vytvoreného kanálu elektrického oblúka a plazmovej bubliny je urýchlený elektrický oblúk a plazmový útvar pomocou dvoch elektród medzi ktorými sa vytvorí elektrický oblúk a pretekajúci prúd vytvorí Lorentzove sily, ktoré oblúk priestorovo urýchľujú (rail gun technológia).3) The method of breaking materials according to items 1 and 2, wherein in the spatial acceleration block of the formed arc channel and plasma bubble, the arc and the plasma formation are accelerated by two electrodes between which the arc is formed and the flowing current generates Lorentz forces. (rail gun technology).
4) Spôsob rozrušovania materiálov podľa bodov 1 až 3, pričom v bloku pre tvorbu elektrického oblúka, ktorý je rozšírený o blok využitia energie magnetického poľa a tlmenia rázových vín prichádza k tlmeniu rázových vín prostredníctvom tekutiny nachádzajúcej mimo priestoru, ktorý je medzi elektródami.4) The method of breaking materials according to items 1 to 3, wherein in the electric arc forming block, which is extended by the magnetic field energy and shock absorber block, the shock waves are suppressed by the fluid outside the space between the electrodes.
5) Spôsob rozrušovania materiálov podľa bodov 1 až 4, pričom rozrušovacím médiom je vyplnený tiež blok využitia energie magnetického poľa a tlmenia rázových vín a toto rozrušovacie médium je silovým pôsobením elektród vytláčané bočnými tryskami bloku využitia energie magnetického poľa a tlmenia rázových vín do priestoru rozrušovania materiálu, pričom je využitý spôsob generovania tekutinového zväzku nárazom dvoch rovín vzájomne pod ostrým uhlom.(5) The method of disrupting the materials of items 1 to 4, wherein the disruptive medium is also filled with the magnetic field energy and shock absorber block, and the disruptive medium is forced by the electrodes through the side jets of the magnetic field energy block and shock wave suppressor into the material breaking space wherein a method for generating a fluid bundle by impacting two planes at an acute angle to each other is utilized.
6) Spôsob rozrušovania materiálov podľa bodov 1 až 5, pričom na výstupe trysky sa udržiava prostredníctvom ďalších elektród už vzniknutý elektrický oblúk pomocou zdroja energie k tomu určenému.6) The method of breaking materials according to items 1 to 5, wherein an already existing electric arc is maintained at the nozzle outlet by means of further electrodes by means of an energy source intended for this purpose.
7) Spôsob rozrušovania materiálov podľa bodov 1 až 6, pričom palivo je obohatené výbušným aditívom zvyšujúcim účinok detonácie.(7) The method of breaking materials according to items 1 to 6, wherein the fuel is enriched with an explosive additive increasing the detonation effect.
8) Spôsob rozrušovania materiálov podľa bodov 1 až 7, pričom rozrušovacie médium rozrušujúce materiál je voda s výhodou zahriata na super kritickú teplotu.8) The method of breaking materials according to items 1 to 7, wherein the material-breaking material is preferably heated to a super critical temperature.
9) Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa bodu 1 až 8 obsahujúce zdroj tlakového rozrušovacieho média, komoru s výstupnou tryskou usporiadané tak, že zdroj rozrušovacieho média je pripojený ku komore, pričom je vybavené najmenej dvomi súbežnými elektródami ako zdrojmi elektrického prúdu pre tvorbu a udržanie elektrického oblúka a tvorbu elektromagnetického poľa umiestnenými vo vnútornom priestore komory, ktorých dĺžka je podstatne väčšia ako ich hrúbka a pripojené k zdroju na opačnom konci komory ako je výstupná tryská.(9) An apparatus for carrying out the method according to items 1 to 8 comprising a source of pressurized disturbing medium, a chamber with an outlet nozzle arranged so that the disturbing medium source is connected to the chamber and is equipped with at least two parallel electrodes as power sources for generating and maintaining an electric arc and forming an electromagnetic field located in the interior of the chamber, the length of which is substantially greater than their thickness and connected to a source at the opposite end of the chamber than the outlet nozzle.
10) Zariadenie podľa bodu 9, pričom komora je rozdelená na vnútornú a vonkajšiu časť a buď komora vo svojej vnútornej časti obsahuje blok zvýšenia tlakového účinku obsahujúci blok pre tvorbu elektrického oblúka a vo svojej vonkajšej časti obsahuje blok využitia energie magnetického poľa a tlmenia rázových vín a blok priestorového urýchlenia vytvoreného kanálu elektrického oblúka a plazmovej bubliny alebo komora v bloku zvýšenia tlakového účinku obsahuje blok generovania vysoko energetických plynových alebo tekutinových lúčov.(10) The apparatus of item 9, wherein the chamber is divided into an inner and an outer portion and either the chamber in its inner portion comprises a pressure-boosting block comprising an electric arc-generating block and includes in its outer part a magnetic field and shock wave damping the spatial acceleration block of the formed arc channel and plasma bubble, or the chamber in the pressure boosting block comprises a block for generating high energy gas or fluid beams.
11) Zariadenie podľa bodov 9 a 10, pričom elektródy sú uložené pohyblivo.11) The apparatus of items 9 and 10, wherein the electrodes are movably mounted.
12) Zariadenie podľa bodov 9 až 11, pričom tvar vnútorných stien komory spolu s prívodom tlakového rozrušovacieho média je formovaný v tvare odrazových plôch pre sústredenie a smerovanie rázových vín.12) Apparatus according to items 9 to 11, wherein the shape of the inner walls of the chamber together with the supply of the pressure disturbing medium is formed in the form of reflective surfaces for concentrating and directing the shockwaves.
13) Zariadenie podľa bodov 9 až 12, pričom do priestoru bloku využitia energie magnetického poľa a tlmenia rázových vín ústia bočné prívody rozrušovacieho média a z priestoru bloku využitia energie magnetického poľa a tlmenia rázových vín vyúsťujú bočné trysky na výstup rozrušovacieho média.13) The apparatus according to items 9 to 12, wherein lateral inlets of the disturbing medium flow into the area of the magnetic field energy and shock absorber block and lateral nozzles exit the disturbing medium output from the magnetic field and shockwave block area.
Inováciu vo vynáleze tvorí spôsob bezkontaktného rozrušovania s nasledujúcimi funkcionalitami:An innovation in the invention is a contactless disruption method with the following functionalities:
• Rozrušovanie materiálu synergiou viacerých fyzikálnych procesov.• Disruption of material by the synergy of several physical processes.
• Využitie elektrického oblúka na prerušovanie, modulovanie vysokotlakého hydraulického rozrušovacieho média pre pulzáciu, zvýšenie účinku stagnačnej energie • Využitie elektrického oblúka a následnej plazmovej bubliny pre dodatočné zvýšenie tlaku vysokotlakého hydraulického rozrušovacieho média • Priestorové urýchlenie a vyvrhnutie kanálu elektrického oblúka spolu s plazmovou bublinou prostredníctvom silného magnetického poľa z trysky rozrušovacieho zariadenia smerom na rozrušovaný materiál.• Use of electric arc for interruption, modulation of high pressure hydraulic disruption medium for pulsation, increase of stagnant energy effect • Use of electric arc and subsequent plasma bubble for additional increase of pressure of high pressure hydraulic disruption medium • Spatial acceleration and ejection of electric arc channel together with plasma bubble a field from the burner nozzle towards the material to be broken.
• Zvýšenie energetického účinku explozívnej plazmovej bubliny prostredníctvom obnovovania iniciálneho stavu oblúka obklopeného rozrušovacím médiom s pôvodnou teplotou pred vznikom oblúka.• Increasing the energy effect of the explosive plasma bubble by restoring the initial state of the arc surrounded by the disruption medium at the original temperature prior to the arc.
• Využitie rázových vín produkovaných elektrickým oblúkom a ich usmernenie do bloku výstupu trysky.• Utilization of the shockwaves produced by the arc and directing them to the nozzle outlet block.
• Využitie laterálnych síl urýchlovacieho elektromagnetického poľa na príspevok k celkovému účinku zariadenia na bezkontaktné rozrušovanie materiálov a zmiernenie nežiadúcich deštruktívnych rázov • Využitie detonácie pre zvýšenie tlakového účinku pre rozrušovanie.• Using the lateral forces of the accelerating electromagnetic field to contribute to the overall effect of the device on contactless material disruption and mitigating undesirable destructive shocks. • Use of detonation to increase the pressure effect for disruption.
Výhodnosť vynálezu je najmä vo zvýšenom účinku zariadenia a využití zariadenia aj vo vodnom prostredí pri veľkých tlakoch a teplotách.The advantage of the invention is especially in the increased effect of the device and the use of the device also in the aqueous environment at high pressures and temperatures.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Na obr. č.l je znázornené zariadenie na uskutočňovanie bezkontaktného rozrušovanie materiálov najmä najmä horniny v geotermálnych hĺbkových vrtoch v geologických formáciáchIn FIG. No. 1 shows a device for performing non-contact breaking of materials, especially rocks in geothermal deep drilling in geological formations
Príklady uskutočnenia vynálezu Príklad 1EXAMPLES Example 1
Príklad jedného výhodného zariadenia podľa vynálezu je na obr.lAn example of one preferred device according to the invention is shown in FIG
Znázornené sú hlavné časti tohto zariadenia tak, aby boli jasné štruktúry jednotlivých funkčných blokov a ich súčinnosť.The main parts of the device are shown so that the structures of the individual functional blocks and their interoperability are clear.
Zariadenie na vykonávanie spôsobu rozrušovania materiálov obsahujúce zdroj i tlakového rozrušovacieho média 2, komoru 3 s výstupnou tryskou 5 usporiadané tak, že zdroj i rozrušovacieho média 2 je pripojený ku komore 3, najmenej dve súbežné elektródy 13 ako zdroje elektrického prúdu pre tvorbu a udržanie elektrického oblúka a tvorbu elektromagnetického poľa umiestnené zvislo v komore 3, ktorých dĺžka je podstatne väčšia ako ich hrúbka a sú pripojené k zdroju na opačnom konci komory 3 ako je výstupná tryská 5.Apparatus for performing a material destruction method comprising a source 1 of a pressure disturbing medium 2, a chamber 3 with an outlet nozzle 5 arranged such that the source 1 of the disturbing medium 2 is connected to the chamber 3, at least two parallel electrodes 13 as electric current sources for generating and maintaining an electric arc and forming an electromagnetic field positioned vertically in the chamber 3, the length of which is substantially greater than their thickness and are connected to a source at the opposite end of the chamber 3 than the outlet nozzle 5.
Komora 3 je rozdelená na vnútornú a vonkajšiu časť, pričom vnútorná časť komory 3 obsahuje blok 4 zvýšenia tlakového účinku a tento obsahuje blok 7 pre tvorbu elektrického oblúka a vonkajšia časť komory 3 obsahuje blok 9 využitia energie magnetického poľa a tlmenia rázových vín a blok 8 priestorového urýchlenia vytvoreného kanálu elektrického oblúka a plazmovej bubliny.The chamber 3 is divided into an inner and an outer part, the inner part of the chamber 3 comprising a pressure boosting block 4 and comprising an electric arc block 7 and the outer part of the chamber 3 comprising a magnetic field and shock wave damping block 9 and a spatial block 8 accelerating the formed arc of the arc and the plasma bubble.
Elektródy (13) sú uložené pohyblivo.The electrodes (13) are movably mounted.
Tvar vnútorných stien komory 3 spolu s prívodom tlakového rozrušovacieho média 2 je formovaný v tvare odrazových plôch pre sústredenie a smerovanie rázových vín.The shape of the inner walls of the chamber 3 together with the inlet of the pressure disturbing medium 2 is shaped in the form of reflective surfaces for concentrating and directing the shockwaves.
Do priestoru bloku 9 využitia energie magnetického poľa a tlmenia rázových vín ústia bočné prívody 10 rozrušovacieho média 2 a z priestoru bloku 9 využitia energie magnetického poľa a tlmenia rázových vín vyúsťujú bočné trysky 12 na výstup rozrušovacieho média 2.Lateral inlets 10 of the disruptive medium 2 open into the space of the magnetic field energy and shock absorber block 9 and from the space of the magnetic field energy and shock absorber block 9 the lateral nozzles 12 exit into the disturbing medium 2.
Príklad 2Example 2
Je opísaný výhodný spôsob rozrušovania materiálov podľa tohto vynálezu.A preferred method of breaking the materials of the present invention is described.
Zo zdroja i tlakového rozrušovacieho média je vháňané pod tlakom rozrušovacie médium 2 do komory 3 rozrušovacieho zariadenia. V komore 3 rozrušovacieho zariadenia sa nachádza blok 7 pre tvorbu elektrického oblúka, kde vzniká elektrický oblúk. Vďaka elektrickému oblúku je prúd média prerušovaný s účelom zvýšenia účinku rozrušovacieho média 2 smerujúceho cez výstup trysky 5 smerom na rozrušovaný materiál 6. V komore 3 sa nachádzajúci blok 8 priestorového urýchlenia vytvoreného kanálu elektrického oblúka a plazmovej bubliny umožňuje:From the source 1 of the pressure disturbing medium, the disturbing medium 2 is blown under pressure into the chamber 3 of the disturbing device. In the chamber 3 of the disruption device there is an electric arc forming block 7 where an electric arc is formed. Due to the electric arc, the flow of the medium is interrupted in order to increase the effect of the disruptive medium 2 directed through the outlet of the nozzle 5 towards the disrupted material 6. The chamber 8 accommodates the spatial acceleration block 8
Urýchlený posun kanálu vzniknutého elektrického oblúka za účelom zvýšenia tlaku rozrušovacieho média 2 smerom k vyústeniu výstupu trysky 5 prostredníctvom explozívnej expanzie plazmovej bublinyAccelerated displacement of the arc formed channel to increase the pressure of the disruptive medium 2 towards the orifice outlet 5 through the explosive expansion of the plasma bubble
1. Priestorový posun kanála vzniknutého elektrického oblúka k rozhraniu na povrchu plazmovej bubliny a rozrušovacieho média 2, čo umožňuje intenzívnu výmenu tepla medzi elektrickým oblúkom a rozrušovacím médiom 2, obdobne ako pri vzniku elektrického oblúka a prispieva k zvýšeniu účinku explozívnej expanzie plazmovej bubliny, čoho dôsledkom je zvýšenie energetického účinku explozívnej plazmovej bubliny prostredníctvom obnovovania iniciálneho stavu oblúka obklopeného rozrušovacím médiom s pôvodnou teplotou pred vznikom oblúka.Spatial displacement of the arc formed channel to the interface on the surface of the plasma bubble and the disruptive medium 2, which allows intense heat exchange between the arc and the disruptive medium 2, similar to the electric arc, and contributes to the effect of explosive expansion of the plasma bubble. is the enhancement of the energy effect of the explosive plasma bubble by restoring the initial state of the arc surrounded by the disruption medium at the original temperature prior to the arc.
2. Vyvrhnutie z komory 3 cez výstup trysky 5 smerom na rozrušovaný materiál 6 za účelom toho, aby kolaps akavitácia plazmovej bubliny nastali mimo priestoru výstupu trysky 5 v blízkosti, alebo na rozrušovanom materiále 6.2. Ejection from chamber 3 through nozzle outlet 5 towards the disrupted material 6 to cause collapse of the plasma bubble acavitation to occur outside or near the outlet of nozzle 5 near or on the disrupted material 6.
3. Využitie iaterálnych síl urýchlovacieho elektromagnetického poľa na príspevok k celkovému účinku Zariadenia na bezkontaktné rozrušovanie materiálov a zmiernenie nežiadúcich deštruktívnych rázov sa v bloku 9 využitia energie magnetického poľa a tlmenia rázových vín 9 dochádza k transformácii Iaterálnych síl magnetického poľa v bloku 8 priestorového urýchlenia vytvoreného kanálu elektrického oblúka a plazmovej bubliny na tlakové pôsobenie, ktoré vytláča vodu v priestore bloku 9 využitia energie magnetického poľa a tlmenia rázových vín cez bočné trysky smerom na rozrušovanú horninu. Týmto dochádza k tlmeniu deštruktívnych síl na okolie a zároveň využitiu Iaterálnych síl na efektívnu energiu rozrušovania. Bočné prívody 10 vody zabezpečujú obnovenie pôvodného stavu a možnosť opakovania cyklu.3. Utilization of the Iateral Force of the Accelerating Electromagnetic Field to Contribute to the Overall Effect of the Non-Contact Breakage and Mitigating Undesirable Destructive Impact Transformation 9 of the Magnetic Field Energy Utilization and the Shockwave Damping 9 transforms the Iateral Magnetic Field Forces in the Spatial Acceleration Channel 8 an electric arc and a plasma bubble for pressurizing, which forces water in the space of block 9 to utilize the energy of the magnetic field and damp the shockwaves through the side nozzles towards the broken rock. This leads to a dampening of the destructive forces on the environment and at the same time the use of the Iater Force for effective energy of disruption. The lateral water inlets 10 provide for the restoration of the original state and the possibility of repeating the cycle.
Ako rozrušovacie médium je voda zohriata na super kritickú teplotu.As an agitating medium, the water is heated to a super critical temperature.
Na výstupe trysky 5 sa udržiava prostredníctvom ďalších elektród už vzniknutý elektrický oblúk pomocou zdroja energie k tomu určenému.At the outlet of the nozzle 5, an already existing electric arc is maintained by means of further electrodes by means of an energy source intended for this purpose.
Príklad 3Example 3
Príklad 3 je zhodný s príkladom 2 s tým rozdielom, že tlak rozrušovacieho média 2 na výstupe z komory 3 sa zvyšuje v bloku 4 zvýšenia tlakového účinku komory 3 detonáciou paliva v bloku 14 generovania vysoko energetických plynových, alebo tekutinových lúčov je prúd energie použitý na generovanie jedného, alebo viacerých vysoko-energetických plynových, alebo tekutinových lúčov pričom palivo môže byť zložené z jednej, alebo viacerých zložiekExample 3 is identical to Example 2 except that the pressure of the disturbing medium 2 at the outlet of the chamber 3 increases in block 4 of increasing the pressure effect of the chamber 3 by detonating fuel in block 14 of generating high energy gas or fluid rays. one or more high-energy gas or fluid rays, wherein the fuel may be composed of one or more components
Palivo je obohatené výbušným aditívom zvyšujúcim účinok detonácie.The fuel is enriched with an explosive additive increasing the detonation effect.
Pri tomto spôsobe sa využije zariadenie podľa príkladu 1 s tým rozdielom, že komora 3 v bloku 7 zvýšenia tlakového účinku obsahuje blok 14 generovania vysoko energetických plynových alebo tekutinových lúčov.In this method, the apparatus of Example 1 is used, except that the chamber 3 in the pressure boosting block 7 comprises a block 14 of generating high energy gas or fluid beams.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Vynález môže byť využitý v oblasti rozrušovania geologických formácií, pre obrábanie, pre čistenie, dezinfekciu prostredníctvom vyvinutého vysokého tlaku..The invention can be used in the field of disintegration of geological formations, for machining, for cleaning, disinfection by means of the developed high pressure.
Claims (13)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK5062-2009A SK50622009A3 (en) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | Method for material dislodging and device there of |
| PCT/SK2010/050016 WO2011037546A2 (en) | 2009-09-24 | 2010-08-24 | Method of disintegrating materials and device for performing the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK5062-2009A SK50622009A3 (en) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | Method for material dislodging and device there of |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK50622009A3 true SK50622009A3 (en) | 2011-05-06 |
Family
ID=43796419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK5062-2009A SK50622009A3 (en) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | Method for material dislodging and device there of |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK50622009A3 (en) |
| WO (1) | WO2011037546A2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SK500582012A3 (en) * | 2012-12-17 | 2014-08-05 | Ga Drilling, A. S. | Multimodal rock breaking by thermal effects and system to perform it |
| SK500792014A3 (en) | 2014-12-23 | 2016-09-05 | Ga Drilling, A. S. | Method for removing material by disintegration action of electric plasma |
| CA2890401C (en) | 2015-01-21 | 2015-11-03 | Vln Advanced Technologies Inc. | Electrodischarge apparatus for generating low-frequency powerful pulsed and cavitating waterjets |
| CA2921675C (en) | 2016-02-24 | 2017-12-05 | Vln Advanced Technologies Inc. | Electro-discharge system for neutralizing landmines |
| SK288888B6 (en) * | 2017-11-30 | 2021-08-25 | Ga Drilling, A. S. | Apparatus and method for disintegrating the production pipe in the borehole |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3647137A (en) * | 1970-10-20 | 1972-03-07 | Environment One Corp | Hydraulic chamber incorporating a jet nozzle |
| US3700169A (en) * | 1970-10-20 | 1972-10-24 | Environment One Corp | Process and appratus for the production of hydroelectric pulsed liquids jets |
| US4004737A (en) * | 1975-08-05 | 1977-01-25 | Environment/One Corporation | Continuous high velocity fluid jet system |
| US4741405A (en) | 1987-01-06 | 1988-05-03 | Tetra Corporation | Focused shock spark discharge drill using multiple electrodes |
| DE3701676A1 (en) | 1987-01-22 | 1988-08-04 | Werner Foppe | PROFILE MELT DRILLING PROCESS |
| US5291957A (en) | 1990-09-04 | 1994-03-08 | Ccore Technology And Licensing, Ltd. | Method and apparatus for jet cutting |
| RU2059436C1 (en) | 1993-06-15 | 1996-05-10 | Акционерное общество закрытого типа Научно-технический центр конверсионных технологий Компания "АЭлимп Лтд." | Apparatus for materials treatment and disintegration by electrical pulses |
| US5425570A (en) | 1994-01-21 | 1995-06-20 | Maxwell Laboratories, Inc. | Method and apparatus for plasma blasting |
| 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 |
| DE19725052C2 (en) * | 1997-06-13 | 1999-10-28 | Tracto Technik | Drill |
| DE19909836A1 (en) | 1999-03-05 | 2000-09-07 | Werner Foppe | Molten metal drilling process |
| CN1461239A (en) | 2001-04-06 | 2003-12-10 | 住友电气工业株式会社 | Curshing apparatus electrode and crushing apparatus |
| AU2003206386A1 (en) | 2002-01-03 | 2003-07-24 | Placer Dome Technical Services Limited | Method and apparatus for a plasma-hydraulic continuous excavation system |
| US6870128B2 (en) | 2002-06-10 | 2005-03-22 | Japan Drilling Co., Ltd. | Laser boring method and system |
-
2009
- 2009-09-24 SK SK5062-2009A patent/SK50622009A3/en unknown
-
2010
- 2010-08-24 WO PCT/SK2010/050016 patent/WO2011037546A2/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011037546A3 (en) | 2011-11-17 |
| WO2011037546A2 (en) | 2011-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10094171B2 (en) | Generating electric arc, which directly areally thermally and mechanically acts on material, and device for generating electric arc | |
| US7802384B2 (en) | Method and device for excavating submerged stratum | |
| EP2394015B1 (en) | Equipment for realisation of deep boreholes and method of realisation of deep boreholes | |
| US9453373B2 (en) | System and method for drilling in rock using microwaves | |
| JP4270577B2 (en) | Rock processing method and apparatus using laser | |
| SK50622009A3 (en) | Method for material dislodging and device there of | |
| US20060231257A1 (en) | Methods of using a laser to perforate composite structures of steel casing, cement and rocks | |
| US10226776B2 (en) | Electrodischarge apparatus for generating low-frequency powerful pulsed and cavitating waterjets | |
| CN112096396B (en) | Microwave, laser and cavitation jet combined rock breaking cutter head and rock breaking method | |
| SK500582012A3 (en) | Multimodal rock breaking by thermal effects and system to perform it | |
| CN110656880B (en) | Electromagnetically-driven axially-telescopic drill bit rock breaking device and using method | |
| EP3755875A1 (en) | In-situ laser generator cooling system for downhole application and stimulations | |
| RU2385417C2 (en) | Electrohydraulic breaking and crushing method for solid materials | |
| Choubey et al. | Nd: YAG laser-assisted drilling and spallation of rocks | |
| EP0453076B1 (en) | Plasma blasting method | |
| CN112974004B (en) | Jet nozzle for strengthening surface of limited part of aviation component | |
| Hassani et al. | Microwave assisted drilling and its influence on rock breakage a review | |
| RU2315848C2 (en) | Method and device for hydraulic cavitational scale and deposit erosion, as well as rock breakage in water | |
| Reed et al. | Methods of using a laser to perforate composite structures of steel casing, cement and rocks | |
| CN117846590A (en) | Laser water jet grooving method and application thereof in loosening blasting | |
| SK50472011A3 (en) | Electric plasma generation system and method of generating electric thermal plasma | |
| SK500452011A3 (en) | Method for rock dislodging by melting and interaction with water streams |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FB9A | Suspension of patent application procedure |