具有轨道管的冲压加速器系统技术方案

冲压加速器装置可利用布置在可定位在井下的引导管内的轨道。所述轨道可作用来沿着所述引导管的长度引导超高速抛射体。所述轨道可携带实用工具或提供其他服务来操作所述系统。例如，用于功率的电线、控制信令等可放置在所述轨道内。在另一个实例中，气体可由所述轨道输送。

Stamping accelerator system with track tube

The ram accelerator device may utilize tracks arranged in a guide tube that can be positioned in the downhole. The track can function to guide the hypervelocity projectiles along the length of the guide tube. The track can carry practical tools or provide other services to operate the system. For example, wires for power, control signals, etc. may be placed within the tracks. In another example, the gas can be conveyed by the rail.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有轨道管的冲压加速器系统优选权本申请要求2015年10月21日提交的标题为“RamAcceleratorSystemwithRailTube”的待决美国专利非临时申请序列号14/919,657的优先权，其进而要求2014年10月23日提交的标题为“RamAcceleratorSystemwithRailTube”的美国专利临时申请序列号62/067,923的优先权。先前提交的非临时申请和先前提交的临时申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术介绍
传统的钻探和挖掘方法利用钻头来在一个或多个待穿透的材料层中形成孔。挖掘、采石以及隧道掘进也可使用放置在孔中并被引爆以便分离至少一部分材料的炸药。炸药的使用可能导致另外的安全性和监管负担，这增加了操作成本。通常，这些方法循环通过钻探、爆破、材料移除、地面支撑以及其他阶段，并且是用于移除材料以形成所期望的挖掘的相对缓慢(取决于移动的截面积，典型的是每纵尺数分钟至数小时至数天)的方法。附图说明现在将在下面参考附图更全面地描述某些实现方式和实施方案，附图中示出了各个方面。然而，各方面可以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限于本文所阐述的实现方式。附图不一定按比例绘制，并且所示对象的相对比例可能已经被修改以便于说明而不是限制。全文中相同的数字是指相同的元件。图1是用于使用冲压加速器钻探或挖掘的图解系统，所述冲压加速器包括保持被配置来朝向材料的工作面推进抛射体的一种或多种可燃气体的多个部段。图2示出使用冲压加速器钻探形成的弯曲的钻探路径。图3示出部段分离机构，其被配置来重设在抛射体的发射期间穿透的隔膜使得维持冲压加速器的部段之间的密封。图4示出被配置来使用冲压燃烧效果加速的抛射体。图5示出配置有研磨内芯的抛射体，所述研磨内芯被配置来提供冲击时和后的材料研磨。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示出与引导管以及扩孔器和可放置在井下的其他装置相关联的其他细节。图9示出放置在井下的引导管，其具有耦接到被配置来将喷射物从地上冲击物运送出去处理的一个或多个喷射物通道的喷射物收集器。图10示出放置在井下的引导管，其具有被配置来通过在地上循环以移除至少一部分喷射物的流体冷却的扩孔器。图11示出放置在井下的引导管，在孔内部署连续的混凝土衬里。图12示出使用冲压加速器来通过使用多个抛射体钻探多个孔的隧道掘进或挖掘。图13示出用于移除由冲压加速器抛射体钻探的孔限定的岩石部段的装置。图14是使用冲压加速器钻探孔的过程的流程图。图15是多次射击多个抛射体的过程的流程图，其中在至少一些射击之间调节射击模式。图16示出部署了端盖的放置在井下的引导管以及用于在孔中的地层流体中产生气隙的系统。图17示出用于限制系统中的对象的快速释放配件。图18示出图17的快速释放配件的剖视图。图19示出具有用于与快速释放配件的一部分啮合的保持特征的填塞器的侧视图。图20示出具有用于运送实用工具、引导抛射体等的轨道管的壳体。图21示出图20的壳体的另外的视图，描绘轨道管和抛射体通道。图22是使用冲压加速器和端盖钻探孔的过程的流程图。具体实施方式用于穿透材料的常规钻探和挖掘技术通常依赖于用于在工作面处切割或研磨的机械钻头。这些材料可包括金属、陶瓷、地质材料等。机械钻头上的工具磨损和断裂减慢了这些操作，增加了成本。此外，切割诸如硬岩的材料的进展速率可能是禁止的。钻探可用于建立水井、地热井、油井、气井、地下管线等。另外，常规技术的环境影响可能很大。例如，常规钻探可能需要大量的水，其在干旱地区可能不容易获得。因此，资源提取可能是昂贵的、耗时的或两者都是。本公开中描述用于使用冲压加速器来朝向地质材料的工作面射击一个或多个抛射体的系统和技术。冲压加速器包括分成多个部段的发射管。每个部段被配置来保持一种或多种可燃气体。抛射体被加速到沿着发射管并通过多个部段的冲压速度。在冲压速度下，至少部分地由抛射体的形状提供的冲压压缩效应在冲压燃烧效应中引发一种或多种可燃气体的燃烧，从而加速抛射体。在一些实现方式中，抛射体可加速到超高速。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退出时大于或等于每秒两千米的速度。在其他实现方式中，抛射体可加速到非超高速。在一些实现方式中，非超高速包括低于每秒两千米的速度。从冲压加速器喷射的抛射体撞击地质材料的工作面。由于抛射体中的大量动能，超高速行进的抛射体通常与工作面处的地质材料相互作用作为在冲击时的流体-流体相互作用。这种相互作用也可被描述为水力弹性或水力塑性。这种相互作用形成通常为圆柱形式的孔。通过射击一系列抛射体，可穿过地质材料钻孔。相比之下，以非超高速行进的抛射体与工作面处的地质材料相互作用作为固-固相互作用。这种相互作用可破坏或破碎地质材料，并且可形成圆柱形的孔或具有圆锥形轮廓的坑。部段分离机构被配置来在冲压加速器中的包含一种或多种可燃气体的不同部段之间提供一个或多个障碍。每个部段可配置来在各种条件诸如特定压力等下包含一种或多种可燃气体。部段分离机构可采用被配置来密封一个或多个部段的隔膜、阀等。在射击期间，抛射体穿过隔膜，破坏密封件，或者在发射之前打开阀。卷轴机构可用于将隔膜的未使用部段移动到适当位置，恢复密封。还可使用其他分离机构，诸如球阀、板、端盖、重力梯度等。分离机构可被配置来作为防喷器、防反冲装置等操作。例如，分离机构可包括球阀，所述球阀被配置来当来自孔下的压力超过阈值压力时关闭。可进一步引导或处理由抛射体的冲击形成的孔。可将引导管(也称为“漂移管”)插入孔中以防止下沉、引导钻探路径、部署仪器等。在一个实现方式中，扩孔器或滑动间隔件可耦接到引导管并插入井下。扩孔器可包括被配置来将孔成形为基本均匀的截面的一个或多个切割或研磨表面。例如，扩孔器可被配置来使孔的侧面平滑。扩孔器还可被配置来在引导管与孔的壁之间施加横向力，使钻头倾斜或以其他方式沿特定方向引导钻头。此方向性使得冲压加速器能够形成弯曲的钻探路径。引导管被配置来从冲压加速器喷射的抛射体并将它们引向工作面。一系列抛射体可从冲压加速器沿着引导管射击，允许连续钻探操作。还可提供其他操作，例如将连续的混凝土衬里插入孔中。包括由一个或多个抛射体与地质材料的冲击产生的材料的喷射物可从孔中移除。在一些实现方式中，由冲击产生的背压可迫使喷射物从孔中流出。在一些实现方式中，诸如压缩空气、水等的工作流体可被注入到孔中以帮助移除至少一部分喷射物。注入可在每次发射抛射体之前、期间或之后连续进行。还可部署一个或多个冲压加速器以钻探若干孔用于隧道掘进、挖掘等。多个加速器可顺序地或同时地射击以撞击工作面上的一个或多个目标点。在由抛射体冲击形成若干孔之后，可使用各种技术来移除由彼此靠近的两个或更多个孔限定的地质材料块。可通过破碎器臂施加机械力，以在工作面处从地质材料的主体卡扣、断开或以其他方式释放地质材料块。在其他实现方式中，常规炸药可放置到冲压加速器钻出的孔中并且被引爆以破碎地质材料。在一些实现方式中，常规的钻探技术和设备可与冲压加速器钻探结合使用。例如，冲压加速器钻孔可用于达到特定的目标深度。一旦位于目标深度处，就可使用常规取芯钻头以在目标深度处从岩层中取出岩芯样品。所描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钻探的方法，所述方法包括：将引导管部署在孔中，所述引导管包括靠近所述孔的入口的第一端以及靠近工作面的第二端；将端盖部署在所述引导管的所述第二端处；以及使用冲压加速器将冲压效应推进的抛射体射击到所述引导管的所述第一端中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.23 US 62/067,923;2015.10.21 US 14/919,6571.一种用于钻探的方法，所述方法包括：将引导管部署在孔中，所述引导管包括靠近所述孔的入口的第一端以及靠近工作面的第二端；将端盖部署在所述引导管的所述第二端处；以及使用冲压加速器将冲压效应推进的抛射体射击到所述引导管的所述第一端中。2.如权利要求1所述的方法，其还包括：在所述冲压加速器或所述引导管中的一个或多个内的特定位置处机械地啮合所述抛射体、所述端盖或填塞器中的一个或多个。3.如权利要求1所述的方法，其还包括：将净化气体施加到所述端盖外部并且靠近所述工作面的体积。4.如权利要求3所述的方法，其中所述净化气体在所述抛射体穿透之前在所述孔的内容物中形成气隙。5.如权利要求1所述的方法，其中所述抛射体基本上穿透所述端盖并且所述抛射体的至少一部分冲击所述工作面的至少一部分。6.如权利要求1所述的方法，其中所述端盖的形状包括被配置来接受所述抛射体的凹部。7.如权利要求1所述的方法，其中所述端盖在所述引导管的内部与所述孔中的流体之间形成至少部分密封。8.如权利要求1所述的方法，其中所述端盖包括被配置来扩展或膨胀的材料，并且另外其中所述端盖在所述引导管的所述第一端与所述第二端之间提供密封。9.如权利要求1所述的方法，其中所述端盖包括被配置来从第一物理配置改变为第二物理配置的结构，其中所述第二物理配置呈现比所述第一物理配置大的宽度，并且另外其中所述端盖在所述引导管的所述第一端与所述第二端之间提供密封。10.如权利要求1所述的方法，所述部署所述端盖包括以下各项中的一者或多者：通过重力将所述端盖拉到所述引导管的所述第二端，在所述引...

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