冲压加速器增强型钻井系统技术方案

用于钻井或隧道挖掘的系统包括用于使射弹加速进入地质材料的区域的总成。所述射弹与所述地质材料之间的相互作用扩展钻孔并且形成碎屑。可通过将所述碎屑移动到压碎装置来减小所述碎屑的尺寸。然后使用流体移动使所述尺寸减小的碎屑朝向表面移动。在使所述射弹加速之前可使用喷水器或其他类型的装置来切削地质材料的区域的周边或使所述周边变形以控制所述钻孔的形状以及所述地质材料破裂产生碎屑的方式。屑的方式。屑的方式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冲压加速器增强型钻井系统
[0001]优先权
[0002]本申请要求于2021年8月16日提交的名为“Ram Accelerator Augmented Dri l l ing System”的美国专利申请号17/445,168的优先权。美国专利申请17/445,168以引用的方式整体并入本文。
[0003]于2021年8月16日提交的美国专利申请号17/445,168要求于2020年8月24日提交的名为“Ram Accelerator Augmented Dr i l l ing System”的美国临时申请号63/069,644的优先权。美国专利申请63/069,644以引用的方式整体并入本文。
[0004]以引用的方式并入
[0005]以下美国专利和专利申请将其所含的全部内容以引用的方式并入：
[0006]于2013年3月15日提交的名为“Ram Accelerator Sys tem”的美国专利申请13/841,236，现为美国专利9,500,419。
[0007]于2015年5月11日提交的名为“Ram Accelerator System wi th Endcap”的美国专利申请14/708,932，现为美国专利9,458,670。
[0008]于2016年8月24日提交的名为“Ram Accelerator System wi th Endcap”的美国专利申请15/246,414，现为美国专利10,344,534。
[0009]于2015年10月21日提交的名为“Ram Accelerator System wi th Rai l Tube”的美国专利申请14/919,657，现为美国专利9,988,844。
[0010]于2016年4月21日提交的名为“Ram Accelerator System wi th Baffles”的美国专利申请15/135,452，现为美国专利10,697,242。
[0011]于2016年11月1日提交的名为“Project i le Dri l l ing Syste m”的美国专利申请15/340,753，现为美国专利10,557,308。
[0012]于2017年9月7日提交的名为“Augmented Dri l l ing System”的美国专利申请15/698,549，现为美国专利10,590,707。
[0013]于2016年11月10日提交的名为“Sys tem for Generat ing aHole Us ing Project i les”的美国专利申请15/348,796，现为美国专利10,329,842。
[0014]于2018年1月15日提交的名为“System for Acous t ic Navig at ion of Boreholes”的美国专利申请15/871,824，现为美国专利10,914,168。
[0015]于2020年11月12日提交的名为“Project i le Augmented Bor ing Sys tem”的美国专利申请17/096,435。

技术介绍

[0016]传统的钻孔和挖掘方法使用钻头穿透岩石、泥土和其他地质材料以形成钻孔，诸如用于产生油气、水井、地热能等。取决于钻头穿透的地质材料的类型，这些方法的效率可能是有限的。例如，钻头在岩石中可能比在较软材料中前进得更为缓慢。这些传统方法需要大量的能量、水和其他材料来为钻头提供旋转力，在操作期间冷却钻头，稳定钻孔，并且移除钻井操作期间产生的钻屑和其他材料。传统方法还会对切削表面和其他部件造成磨损，
从而要求更换，这可能会减缓或中止钻井操作。
附图说明
[0017]参考附图阐述具体实施方式。
[0018]图1示出了用于通过使一个或多个射弹加速进入地质材料的区域并移除因一个或多个射弹与地质材料之间的相互作用而形成的碎屑来扩展钻孔的系统的实现方式。
[0019]图2示出了系统的实现方式，在所述系统中，传送装置用于将因射弹与地质材料之间的相互作用而产生的碎屑朝向压碎装置移动。
[0020]图3示出了系统的实现方式，在所述系统中，诸如喷水器的预处理装置被集成在诸如螺旋钻的传送装置内。
[0021]图4A至图4G示出了用于通过使一个或多个射弹加速进入地质材料的区域并将碎屑从钻孔和系统中移除来扩展钻孔的方法的实现方式。
[0022]图5是示出坐定于管道内的射弹的实现方式的图。
[0023]虽然本公开通过举例描述了实现方式，但本领域技术人员将认识到，实现方式并不限于所描述的实例或附图。应当理解，附图以及对其的详细描述不意图将实现方式限于所公开的特定形式，而是相反地，意图涵盖落入如所附权利要求限定的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。本公开中使用的标题仅用于组织目的，而不打算用于限制说明书或权利要求的范围。如整个本申请中所用，字词“可”是以许可意义(即，意味着有可能)来使用，而不是以强制意义(即，意味着必须)来使用。类似地，字词“包括(include/including/includes)”表示“包括但不限于”。
具体实施方式
[0024]可在地质材料中形成钻孔以产生油气、水井、地热能、进行采矿操作或其他目的。钻孔可为大体竖井、大体水平井或斜井。在一些情况下，钻孔的方向可随着钻孔的扩展(诸如通过使用定向钻井技术)而变化。形成和扩展钻孔的常规操作使用旋转钻头来钻穿土壤、岩石或其他地质材料。使用位于表面处或钻孔内的马达或类似装置将动力施加到钻头，以使钻头旋转并且穿透地质材料，从而形成称为钻屑的碎屑。来自表面的流体(称为钻井泥浆)通过钻杆或另一种类型的管道流入钻孔中以冷却和润滑钻头。钻井泥浆还会从钻孔底部冲刷钻屑并且将钻屑带往表面，从而使得钻井操作能够继续进行。常规的钻井操作通常需要大量的能源、水和材料。例如，钻头的切削表面以及其他井下和表面设备可能会受到磨损并且需要维修或更换，在此期间钻井操作可能会减缓或中止。另外，可能需要大量的能量、水和钻井泥浆来对钻头施加旋转力，冷却和润滑钻头并且将钻屑从钻孔中移除。此外，钻井操作的效率可能会受到诸如地质材料的组成的各种环境条件的影响。例如，钻穿诸如硬质岩石的抗磨材料可能需要更大量的能量和材料，对设备造成更大的磨损，并且以比钻穿其他材料更慢的速率扩展钻孔。
[0025]在本公开中描述了用于使用射弹与地质材料之间的相互作用在地质材料内扩展钻孔的系统。射弹可被定位在发射管或另一种类型的管道内。发射管的端部可朝向地质材料的期望产生或扩展钻孔的区域定向。一种或多种推进剂材料可被提供到发射管或与发射管相邻的另一个管道中。发射管与表面之间的管道可用于将射弹、一种或多种推进剂材料
或其他材料从表面输送到发射管。在一些实现方式中，一种或多种推进剂材料可在钻孔内产生，诸如通过将材料提供到钻孔中，或者使用存在于钻孔内的材料和钻孔内的一个或多个装置来进行电解或另一种类型的反应或过程以产生一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，所述系统包括：射弹总成，所述射弹总成包括：第一发射管，所述第一发射管具有朝向地质材料的区域定向的第一端；在所述第一发射管内的第一射弹；在所述第一发射管内的第一推进剂材料，其中所述第一推进剂材料的点燃对所述第一射弹施加力以使所述第一射弹加速从所述第一发射管离开并且与所述地质材料的所述区域接触以在所述地质材料内扩展钻孔，并且其中所述第一射弹与所述地质材料之间的相互作用在接近于所述地质材料的所述区域处产生碎屑，并且所述碎屑的至少一部分具有至少部分地阻碍使用流体移动所述碎屑的第一尺寸；以及压碎总成，所述压碎总成包括：在所述钻孔内的压碎装置，其中所述压碎装置将所述碎屑的所述至少一部分从所述第一尺寸减小为第二尺寸；以及在所述钻孔内的第一管道，其中所述第一管道内的所述流体使具有所述第二尺寸的所述碎屑的所述至少一部分移动离开地质材料的所述区域。2.如权利要求1所述的系统，其中所述射弹总成还包括：第二管道，所述第二管道从所述钻孔的上端朝向所述第一发射管延伸以输送以下各项中的一者或多者：所述第一射弹、所述第一推进剂材料、或用于产生所述第一推进剂材料的一种或多种组分。3.如权利要求1所述的系统，其中所述射弹总成还包括用于在所述钻孔内进行电解的装置，其中所述装置与所述钻孔内的一种或多种材料之间的相互作用使用电解过程形成所述第一推进剂材料的至少一部分。4.如权利要求1所述的系统，其中所述压碎装置包括位于所述第一发射管的所述第一端处的钻头。5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一发射管具有与所述第一端相对的第二端，并且所述压碎装置在所述钻孔内定位成相较于所述第一端更靠近所述第二端。6.如权利要求5所述的系统，所述系统还包括传送装置，所述传送装置具有定位成与所述压碎装置相关联的第一端和定位在接近于地质材料的所述区域处的第二端，其中所述传送装置将具有所述第一尺寸的所述碎屑的所述至少一部分从接近于所述传送装置的所述第二端的第一位置移动到朝向所述压碎装置的第二位置。7.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括一个或多个第三装置，所述一个或多个第三装置在所述钻孔内并且被定向成使预处理材料加速与所述地质材料的所述区域的至少一部分的周边的至少一部分接触，其中所述预处理材料与所述地质材料的所述区域之间的相互作用导致所述第一射弹与所述地质材料之间的所述相互作用从所述周边内区域的至少一部分产生所述碎屑。8.如权利要求7所述的系统，其中所述一个或多个第三装置包括一个或多个喷水器。9.如权利要求7所述的系统，其中所述一个或多个第三装置包括：第二发射管，所述第二发射管具有朝向所述周边的所述至少一部分定向的端部；在所述第二发射管内的第二射弹；以及在所述第二发射管内的第二推进剂材料，其中所述第二推进剂材料的点燃对所述第二
射弹施加力以使所述第二射弹加速从所述第二发射管离开并且与所述周边的所述至少一部分接触。10.一种方法，所述方法包括：使射弹加速与地质材料的区域接触以扩展钻孔，其中所述射弹与所述地质材料之间的相互作用形成具有第一尺寸的碎屑，所述第一尺寸至少部分地阻碍所述碎屑移动离开地质材料的所述区域；用压碎装置压碎所述碎屑以将所述碎屑从所述第一尺寸减小为第二尺寸；以及使具有所述第二尺寸的所述碎屑移动离开地质材料的所述区域。11.如权利要求10所述的方法，其中使所述射弹加...

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