带端帽的冲压加速器系统技术方案

一种或多种冲压加速器装置，所述冲压加速器装置可用于在地质材料或其他材料中形成一个或多个孔洞。这些孔洞可用于进行钻挖、隧道掘进、挖掘等等。所述冲压加速器装置推进抛射体，所述抛射体通过在冲压效应下燃烧一种或多种可燃气体来加速以达到超过500米/秒的速度。端帽可部署在所述冲压加速器装置的管道内，以防地层压力产物诸如油、水、泥浆、气体等等侵入所述冲压加速器装置的引导管中。在操作过程中，所述抛射体穿透所述端帽，并且其至少一部分冲击工作面。在一些实现方式中，吹扫气体可用于在所述端帽与所述工作面之间形成缺量部分。

Ram accelerator system with end cap

【技术实现步骤摘要】
带端帽的冲压加速器系统本申请是国际申请号为PCT/US2015/030320、国际申请日为2015年5月12日、专利技术名称为“带端帽的冲压加速器系统”的PCT国际申请于2016年11月11日进入中国国家阶段后申请号为“201580027250.7”的中国国家阶段专利申请的分案申请。优先权本申请要求2015年5月11日提交的标题为“带端帽的冲压加速器系统”的美国非临时专利申请序列号14/708,932的优先权，该申请的内容以引用的方式并入当前公开内容。美国非临时专利申请序列号14/708,932要求2014年5月13提交的标题为“带端帽的冲压加速器系统”的美国临时专利申请序列号61/992,830的优先权，该申请的内容以引用的方式并入当前公开内容。专利技术背景传统钻挖和挖掘方法利用钻具在一层或多层待穿透的材料中形成孔洞。挖方、采石和隧道掘进还可使用放置在孔洞中并引爆的爆炸物，以便破碎所述材料的至少一部分。爆炸物使用造成另外的安全和管理负担，这增加了操作成本。通常，这些方法经历钻挖、爆破、去除材料、地面支撑，并且是用于将材料去除以形成期望洞穴的相对缓慢方法(每纵尺的数分钟到数小时到数天通常是取决于正移动的横截面积)。附图简述现将参考附图在下文中更完全地描述某些的实现方式和实施方案，各种方面在附图中示出。然而，各种方面可以许多不同形式实现，并且不应理解为限制于本文所阐明的实现方式。附图不一定按比例绘制，并且指出的对象的相对比例可能已经为容易例示而非作为限制来进行修改。在全文中，相似数字是指相似元件。图1是用于使用冲压加速器钻挖或挖掘的例示系统，所述冲压加速器包括存放有一种或多种可燃气体的多个区段，所述多个区段被配置为将抛射体朝材料的工作面推进。图2示出使用冲压加速器钻挖来形成的弯曲钻挖路径。图3示出区段分离器机构，所述区段分离器机构被配置为重置在抛射体发射过程中被穿透的隔膜，使得冲压加速器的各个区段之间的密封得以维持。图4示出抛射体，所述抛射体被配置为使用冲压燃烧效应进行加速。图5示出抛射体，所述抛射体被配置有内部磨芯，所述内部磨芯被配置为在冲击时并且在此之后提供对材料的磨蚀。图6示出抛射体与地质材料的流体-流体冲击相互作用。图7示出抛射体与地质材料的非流体-流体冲击相互作用。图8示出与引导管关联的另外细节、以及能够放置在井下的扩孔钻和其他装置。图9示出放置在井下的引导管，所述引导管具有耦接至一个或多个抛出物通道的抛出物收集器，所述抛出物通道被配置为通过冲击将抛出物运送到地上以供进行处置。图10示出放置在井下的引导管，所述引导管具有扩孔钻，所述扩孔钻被配置为通过在地上循环以将抛出物的至少一部分去除的流体冷却。图11示出放置在井下的引导管，所述引导管在孔洞内部署连续混凝土衬砌。图12示出使用冲压加速器来用多个抛射体钻出多个孔洞的隧道掘进或挖掘。图13示出用于去除由冲压加速器抛射体钻出的孔洞限定的岩段的装置。图14是使用冲压加速器钻出孔洞的过程的流程图。图15是多个抛射体多次击发的过程的流程图，其中击发模式会在至少一些击发之间有所调整。图16示出部署有端帽的放置在井下的引导管以及用于在孔洞之中的地层流体中形成缺量部分的系统。图17是利用端帽的过程的流程图。具体实施方式用于将材料穿透的常规钻挖和挖掘技术通常依赖用于在工作面处进行切割或磨削的机械钻头。这些材料可包括金属、陶瓷、地质材料等等。在机械钻头上的工具磨损和破裂减缓这些操作，从而增加成本。此外，将材料(诸如硬质岩石)切穿的进展速率会受抑制。可使用钻挖来修建水井、油井、气井、地下管线等等。另外，常规技术对环境的影响可能是显著的。例如，常规钻挖可能需要供应大量的水，这在干旱区域中可为不容易实现的。因此，资源提取可能是极为昂贵、耗时、或这两者皆有的。本公开描述了用于使用冲压加速器将一个或多个抛射体朝向地质材料的工作面喷射以形成孔洞的系统和技术。冲压加速器包括发射管，所述发射管分成多个区段。每个区段被配置为存放一种或多种可燃气体。抛射体沿发射管向下并通过多个区段来提升至某个冲压速度。在冲压速度下，至少部分由抛射体的形状提供的冲压压缩效应发起在冲压压缩效应下燃烧一种或多种可燃气体，从而加速抛射体。在一些实现方式中，抛射体可加速至超高速。在一些实现方式中，超高速包括在从冲压加速器发射管喷射或离开时大于或等于2千米/秒的速度。在一些实现方式中，抛射体可加速至非超高速。在一些实现方式中，非超高速包括低于2千米/秒的速度。从冲压加速器喷射的抛射体撞击地质材料的工作面。以超高速行进的抛射体通常由于抛射体中的大量动能，在冲击时与地质材料在工作面处相互作用以形成流体-流体相互作用。这种相互作用形成孔洞，所述孔洞一般呈柱形的形式。通过击发一系列抛射体，孔洞可穿过地质材料来形成或钻出。相较来说，以非超高速行进的抛射体与地质材料在工作面处相互作用以形成固体-固体相互作用。这种相互作用可断裂或粉碎地质材料，并且可形成柱形孔洞或具有锥形轮廓的坑。区段分离器机构被配置为在冲压加速器中的包含一种或多种可燃气体的不同区段之间提供一个或多个屏障。每个区段可配置为包含处于各种条件(诸如特定压力等等)下的一种或多种可燃气体。区段分离器机构可采用隔膜、阀等等，其配置为密封一个或多个区段。在击发过程中，抛射体穿过隔膜，从而打破密封，或者阀在发射前打开。可使用卷筒机构将隔膜未使用的部分移动到位，从而恢复密封。也可使用其他分离器机构(诸如球形阀、板、端帽、重力梯度等等)。所述分离器机构可配置为作为防喷器、反冲装置等等操作。例如，所述分离器机构可包括球形阀，所述球形阀被配置为在井下压力超过阈值压力时闭合。通过抛射体的冲击来形成的孔洞可进一步被引导或处理。引导管(也称“漂移管”)可插入孔洞中，以便防止沉降、导引钻挖路径，部署器械等等。在一些实现方式中，扩孔钻或活动隔件可耦接至引导管并被插入井下。扩孔钻可包括一个或多个切割或磨削表面，所述切割或磨削表面被配置为使孔洞成形为基本上均匀的横截面。例如，扩孔钻可配置为使孔洞的侧部平滑。还可将扩孔钻配置为在引导管与孔洞的壁之间施加侧向力，从而偏斜或以其他方式导引在特定方向的钻挖。这样的方向性使得冲压加速器能够形成弯曲钻挖路径引导管被配置为接受从冲压加速器喷射的抛射体，并将它们朝向工作面导引。一系列抛射体可从冲压加速器来沿引导管向下击发，从而允许连续钻挖操作。在操作过程中，可使用端帽来改进系统性能。抛射体可刺穿端帽以到达工作面。还可提供其他操作，诸如将连续混凝土衬砌插入孔洞中。包括通过一个或多个抛射体对地质材料的冲击得到的材料的抛出物可从孔洞去除。在一些实现方式中，因冲击造成的背压可将抛出物从孔洞中推出。在一些实现方式中，工作流体(诸如压缩空气、水等等)可注入孔洞中，以有助于去除抛出物的至少一部分。注入可连续地、在抛射体的发射前、在抛射体的发射期间、或在抛射体的发射后进行。一个或多个冲压加速器还可部署用来钻出若干孔洞，以供用于进行隧道掘进、挖掘等等。多个加速器可顺序或同时击发，以撞击到工作面上的一个或多个目标点。在若干孔洞通过抛射体冲击形成后，可使用各种技术来去除由接近于彼此的两个或更多个孔洞限定的各片地质材料。可通过破碎器来施加机械力，以将各片地质材料在工作面处从地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，所述方法包括：在孔洞中部署管道，所述管道包括第一端和接近工作面的第二端；将端帽部署为接近所述管道的所述第二端；以及使用在抛射体与所述管道的至少一部分内的一种或多种可燃气体之间的冲压效应来提供所述抛射体通过所述管道。

【技术特征摘要】
2014.05.13 US 61/992,830;2015.05.11 US 14/708,9321.一种方法，所述方法包括：在孔洞中部署管道，所述管道包括第一端和接近工作面的第二端；将端帽部署为接近所述管道的所述第二端；以及使用在抛射体与所述管道的至少一部分内的一种或多种可燃气体之间的冲压效应来提供所述抛射体通过所述管道。2.如权利要求1所述的方法，还包括：将气体提供至所述孔洞中介于所述端帽与所述工作面的至少一部分之间的位置，其中所述气体的压力大于或等于地层流体的压力。3.如权利要求1所述的方法，还包括：在所述孔洞中，在所述端帽与所述工作面的至少一部分之间的位置处形成气窝。4.如权利要求1所述的方法，还包括：在提供所述抛射体之后，关闭位于所述管道的所述第一端与所述管道的所述第二端之间的阀。5.如权利要求1所述的方法，还包括：在压力下，在所述端帽与所述管道的所述第一端之间的一个或多个位置处注入气体，其中所述气体施加气动压力以使所述端帽朝向所述管道的所述第二端移位。6.如权利要求1所述的方法，还包括：在所述管道的所述第二端外施加负的流体压力，其中所述负的流体压力将所述端帽朝向所述管道的所述第二端牵引。7.如权利要求1所述的方法，还包括：使用机械构件将所述端帽朝向所述管道的所述第二端推动。8.如权利要求1所述的方法，其中部署所述端帽包括使所述端帽朝向所述管道的所述第二端下沉。9.一种方法，所述方法包括：在孔洞中部署管道，所述管道包括接近所述孔洞的入口的第一端和接近工作面的第二端；将端帽部署为接近所述管道的所述第二端；以及使用在抛射体与所述管道的至少一部分内的一种或多种可燃气体之间的冲压效应来提供所述抛射体通过所述端帽，其中所述抛射体以大于或等于2千米/秒的速度被提供。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：M·C·拉塞尔，
申请(专利权)人：海普赛尔斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US