【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于高电压电脉冲岩石钻探的器械，在该高电压电脉冲岩石钻探中，借助于通过岩石材料传送的高电压电脉冲形成钻孔。本专利技术还涉及用于高电压电脉冲岩石钻探的钻探设备和方法。本专利技术的领域更具体地在独立权利要求的前序中定义。
技术介绍
1、在矿场中和其它工作地点处，不同类型的岩石钻探系统用于向岩石表面钻探钻孔。常规地是，借助于利用以机械方式破坏并去除岩石材料的钻头的旋转的机械钻探系统来钻探钻孔。这些系统还可以实施用于改进机械岩石去除的冲击。除了机械钻探之外，已经开发了不同类型的电气钻探方法。这些电气钻探方法中的一种是高电压电脉冲岩石钻探，在该高电压电脉冲岩石钻探中，借助于通过待钻探的岩石材料传送的高电压电脉冲形成钻孔。然而，用于高电压电脉冲岩石钻探的已知方案已经显示出一些缺点，尤其是当在实践中在工作地点实施它们时。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供用于高电压电脉冲岩石钻探的新颖且改进的器械、钻探设备和方法。
2、根据本专利技术的器械的特征在于第一独立器械权利要求的特征部分的特征。
3、根据本专利技术的钻探设备的特征在于第二独立器械权利要求的特征部分的特征。
4、根据本专利技术的方法的特征在于独立方法权利要求的特征部分的特征。
5、所公开的方案的思想是，高电压电脉冲钻探设备或系统包括钻探工具，该钻探工具包括在产生高电压电脉冲的脉冲发生器和将所产生的电脉冲引导到岩石材料的钻头之间的一个或更多个钻管。钻探工具设置有开关，该
6、钻探工具的开关设置有彼此相距一距离的两个对置的电极，用于在它们之间形成开关间隙。存在用于将开关连接到作为供电线的一部分的高电压导体的第一端子和第二端子。开关设置有屏蔽或保护，使得在岩石钻机中使用的冲洗流体不能进入预火花间隙。
7、所公开的方案的优点在于，所公开的安装有开关的钻探工具允许最初产生脉冲的脉冲发生器与钻头相距一个较长距离，并且仍然能够产生有效的高电压电脉冲以用于破坏岩石材料。换句话说，开关的目的是：通过将高电压电脉冲加速到足够得快，从而使高电压电脉冲加速，以使得能够进行高效电脉冲岩石钻探。
8、安装有开关的工具还可以允许用于钻探设备和整个系统的更自由和通用的设计选项。
9、有效的岩石钻探还需要有效冲洗已去除的岩石材料。开关定位成与钻探工具连接，冲洗流体在钻探期间在钻探工具中流动。由于开关的开关间隙受到保护以免冲洗流体流动穿透，因此开关能够按设计操作并且能够产生用于钻头的有效脉冲。
10、岩石分离效率不受钻探深度限制，因为邻近钻头的开关间隙使高电压脉冲加速。换句话说，通过选择合适的开关或调节开关的参数，能够补偿在脉冲发生器和钻头之间的增加的长度。
11、此外，与常规机械钻探相比，高电压电脉冲岩石钻探具有若干一般优点。在电脉冲钻探中，岩石被破坏，而不需要显著的机械力，这极大地减少了钻探工具上的磨损，并且增加了所有钻探部件的使用寿命。由于所实现的高能量效率和较短的钻探时间，钻探过程的总体价格能够被减小。
12、根据一个实施例，开关的开关间隙提供具有较短上升时间的电脉冲。与较慢的脉冲相比，具有较短上升时间的电脉冲更快并且能够更有效地破坏岩石材料。
13、根据一个实施例，该器械被构造用于提供一种钻探设备，该钻探设备具有尽可能得靠近位于钻探工具的远端处的钻头的所谓的预火花间隙。这样，位于被钻探的钻孔外部的脉冲发生器能够位于距钻头一个相对较长的距离处，该钻头实际去除在钻孔的底部处的岩石材料。由于钻探工具的长度，由脉冲发生器产生并被引导到钻探工具的电脉冲可能被削弱，使得不能在钻孔的底部处进行有效的岩石破碎。电脉冲需要具有某些特性，以便它们适当地穿透正在被钻探的岩石材料内部。钻探工具的长度可以是若干米，并且此外，由于悬臂等原因，在可以位于岩石钻机的载具上的脉冲发生器与钻探工具之间的距离也可以是若干米，由此在脉冲发生器与钻头之间的总距离较大。尽管提到了若干米，例如4m至10m，但是实现了有效的钻探。当脉冲发生器位于钻孔外部时，与脉冲发生器位于钻孔内部的情况相比，脉冲发生器可以更自由地进行设计和设定尺寸并且可以设计和设定尺寸地更强大。
14、根据一个实施例，钻探工具设置有器械，该器械包括由用于防止冲洗流体进入所述火花间隙之间的室或壳体包围的所述开关。室可以是气密密封的。换句话说，密封的室将室的内部空间与包围器械的流体隔离开来。当室是气密的且液密的时，则冲洗流体不能进入开关间隙并减弱开关间隙的效果。该器械进一步包括用于将器械连接到钻探工具的机械联接元件。联接元件可以包括不同的连接表面和支撑元件。
15、根据一个实施例，密封室被用气体加压。
16、根据一个实施例，通过选择在包围开关间隙的空间的内部的期望的填充气体和压力，能够影响开关的特性。
17、根据一个实施例，室内部的气体的压力为至少1.1巴。
18、根据一个实施例，室内部的气体压力为至少2巴。
19、根据一个实施例，室内部的气体的压力为至少5巴。
20、根据一个实施例，在室内部实施高压力填充气体。压力可以是至少10巴。例如，压力可以上至25巴或甚至更大。
21、根据一个实施例，替代性地是，可以在室内部或在包围所述火花间隙的任何其它空间内部存在真空。
22、根据一个实施例，该器械包括至少一个馈送口，用于调节室内部占优势的气体压力。换句话说，通过调节气体压力，能够调节开关的特性。
23、根据一个实施例，在岩石钻探过程期间，能够远程地且在线调节气体压力。开关周围的气体压力可以是一个主动控制的钻探参数。在该实施例中，所述岩石钻探工具设置有气体压力通道，所述气体压力通道将所述器械的馈送口连接到位于钻孔外部的气体调节装置。气体压力通道可以是管、软管或用于为调节气体的流动提供所需的连接的任何其它路径。
24、根据一个实施例，可以有多个可选择的器械，在所述多个可选择的器械的室内部具有不同的填充气体和气体压力，由此，至少在启动钻孔的钻探过程时，能够通过操作者选择适合于每种钻探情况的期望的器械。换句话说，能够使得具有不同气体压力特征的一组不同器械可用。
25、根据一个实施例，在室内部或至少在开关的火花间隙的周围使用尽可能高压力的气体在被引导到岩石材料的电脉冲的有效性方面是有利的。响应于室内部的气体压力的增加，在开关的电极之间的击穿电压增加。与较低的气体压力情况相比，在较高的气体压力的情况下，击穿电压增加，并且产生具有较快上升时间的电脉冲。当钻探较软的岩石材料时，可以施加较低的气体压力，并且当钻探较硬的岩石时，则可以施加较高的气体压力。
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【技术保护点】
1.一种用于电脉冲岩石钻探的器械(Ap)，在所述电脉冲岩石钻探中，借助于通过岩石材料传送的高电压电脉冲形成钻孔(5)；
2.根据权利要求1所述的器械，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的器械，其特征在于：
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的器械，其特征在于：
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的器械，其特征在于，
6.一种用于高电压电脉冲岩石钻探的钻探设备(1)，
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，
8.一种用于高电压电脉冲钻探岩石的方法，其中所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于包括，
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于包括，
11.根据前述权利要求8至10中的任一项所述的方法，其特征在于包括，
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于电脉冲岩石钻探的器械(ap)，在所述电脉冲岩石钻探中，借助于通过岩石材料传送的高电压电脉冲形成钻孔(5)；
2.根据权利要求1所述的器械，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的器械，其特征在于：
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的器械，其特征在于：
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的器械，其特征在于，
...
【专利技术属性】
技术研发人员：西尔帕·劳尼斯，尤卡佩卡·乌西塔洛，珍妮·雷科拉，马蒂亚斯·沃伊特，埃里克·安德斯，
申请(专利权)人：山特维克矿山工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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