ВЗРЫВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ПОЛОСТЕЙ И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЗРЫВНЫХ РАБОТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2005 года по МПК E21B43/117 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в основном, к взрывному устройству и способу формирования горизонтальных подземных полостей для разработки подземных вод, термальных водных источников, нефти, природного газа, подземных термальных вод и т.п. и, в частности, к взрывному устройству и способу формирования горизонтальных подземных полостей, которые способны генерировать горизонтально направленную, непрерывную и концентрированную энергию взрыва путем размещения и подрыва взрывного устройства на месте имеющегося выпуска жидкости или намечаемого выпуска жидкости или выхода подземных термальных вод, при этом горизонтальные подземные полости образуются путем создания конических отверстий и увеличения размеров каналов для выпуска жидкости.

Описание предшествующего уровня техники

При длительной эксплуатации пласта, содержащего подземные воды, воды термального источника, нефть и газ, представляющего из себя, например, водоносный горизонт, нефтяной или газовый пласт, в каналах, по которым проходит жидкость, образуются наносы, состоящие, например, из гальки, глины, и/или выпадает осадок, что приводит к постепенному уменьшению количества выходящей жидкости или, что гораздо хуже, к полной блокировке выпускного канала жидкости.

Кроме того, при получении подземной тепловой энергии и использовании подземного тепла для обогрева маловероятно, что подземное тепло может достичь поверхности земли естественным способом. Для решения задачи отбора и использования подземного тепла в большинстве случаев в земле бурится некоторое количество вертикальных скважин и термальная вода или пар поднимается по одной или нескольким скважинам при одновременном закачивании в остальные вертикальные скважины холодной воды.

Тем временем в процессе аккумулирования подземного тепла через скважины, пробуренные в горячей сухой породе, термальная вода или пар перемещаются по полости, сформированной в горной породе. В этом случае фрагменты породы, термальная вода или пар соединяются друг с другом так, что фрагменты блокируют полость и это затрудняет использование подземного тепла.

Поэтому для того, чтобы увеличить количество жидкости, выходящей из пласта, представляющего из себя, например, водоносный горизонт, нефтяной или газовый пласт и горячую сухую породу, ранее были предложены следующие решения. В первом случае бурится новый колодец для добычи жидкости. Во втором случае рядом с выпускным каналом жидкости устанавливается и подрывается взрывчатое вещество, что обеспечивает частичную или полную разблокировку выпускного канала жидкости с помощью энергии взрыва взрывчатого вещества.

Однако в первом случае необходимо учесть стоимость буровых работ и стоимость демонтажа и повторной установки оборудования, поэтому этот вариант нецелесообразен с экономической точки зрения. Во втором случае энергия взрыва взрывного устройства рассеивается и поэтому не может быть сконцентрирована с целью формирования горизонтальных подземных полостей и может разрушить стену вертикальной скважины Н.

Для вскрытия существующих выпускных каналов жидкости был использован способ взрыва, в котором взрывное устройство 1, снабженное детонатором замедленного действия 2 и проводом детонатора 3, соединяется с цепью подъемника 6, опущенной до определенного уровня в вертикальную скважину Н рядом с существующими выпускными каналами жидкости Р, и подрывается детонатором 2, использующим подрывное устройство на указанном выше уровне, как показано на фиг.1А и 1С.

Такой тип взрыва выполняется при использовании взрывчатого вещества с действием, направленным наружу, как взрыв в стволе скважины, воде или воздухе. Этот тип взрыва называется "взрывом открытого типа".

Как показано на фиг.1В, при взрыве открытого типа взрывчатое вещество подрывается будучи подвешенным в вертикальной скважине Н, при этом энергия взрыва рассеивается по вертикальной скважине Н. В результате этого теряется много энергии взрыва и не обеспечивается ее концентрация, поэтому энергия взрыва не воздействует на нужные участки стены вертикальной скважины Н и поэтому взрыв не дает желаемого результата.

Кроме того, как показано на фиг.1С, при взрыве в вертикальном стволе скважины взрывная волна распространяется на большое расстояние и на значительную площадь поверхности стены вертикальной скважины действует большое давление. Следовательно, стена вертикальной скважины может деформироваться или полностью разрушится. В результате этого вертикальная скважина становится бесполезной и проход для выпуска жидкости не образуется или не вскрывается. Это значит, что традиционная взрывная методика в данном случае оказывается негодной.

Так как взрывчатое вещество помещается в вертикальную скважину Н и подорвется в ней, то при взрыве открытого типа энергия взрыва рассеивается через открытые верхний и нижний участки вертикальной скважины Н, что приводит к потере энергии взрыва и, следовательно, препятствует концентрации энергии взрыва.

Для вскрытия заблокированных выпускных каналов жидкости энергия взрыва должна воздействовать на заблокированные участки выпускного канала жидкости. Однако из-за рассеивания энергия взрыва не может достичь заблокированных участков и обеспечить вскрытие заблокированного выпускного канала жидкости и может разрушить стену вертикальной скважины Н, препятствуя при этом формированию горизонтальных полостей.

Традиционно взрывные работы ограничены одноразовым взрывом, в котором взрывное устройство вводится в вертикальную скважину Н и подрывается. В частности, подземные воды в вертикальной скважине Н препятствуют распространению взрывной волны и взрывное воздействие взрывчатого вещества уменьшается из-за давления подземных вод, а скорость опускания взрывчатого вещества в вертикальную скважину снижается из-за выталкивающей силы подземных вод, что приводит к снижению эффективности взрывных работ.

Кроме того, давление воды может вызвать нестабильность взрыва, которая проявляется, например, в виде ложного взрыва, взрыва в полсилы и т.п., кумулятивный заряд также нельзя использовать из-за того, что этот взрыв носит характер взрыва открытого типа и трудно обеспечить безопасное обращение со взрывчатым веществом из-за таких проблем, как контакт взрывчатого вещества со стеной вертикальной скважины Н.

В настоящем изобретении предлагается "взрыв закрытого типа", который способен обеспечить направленность, концентрацию и продолжительность действия взрывной волны. При взрыве закрытого типа взрывчатое вещество подрывается в изолированном пространстве, которое отделено от окружающей среды.

Наконец, предусмотрено взрывное устройство для формирования горизонтальных подземных полостей. Загрузочная камера взрывного устройства по настоящему изобретению расположена горизонтально и проходит по центральной части металлического корпуса, а кумулятивный заряд и детонатор замедленного действия закладываются в загрузочную камеру таким образом, чтобы обеспечить концентрацию взрывной энергии кумулятивного заряда и его действие в горизонтальном направлении.

Кроме того, предлагается способ производства взрывных работ с использованием данного взрывного устройства для формирования горизонтальных подземных полостей, при использовании которого взрывное устройство располагается и подрывается один или несколько раз на том участке, где расположен или намечается выпуск жидкости, при этом образуются конические отверстия и выпускные каналы жидкости увеличенных размеров.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на решение проблем, возникающих ранее, и целью настоящего изобретения является создание взрывного устройства для формирования горизонтальных подземных полостей и разработка способа применения этого устройства, который способен задать распространение взрывной энергии в горизонтальном направлении путем подрыва кумулятивного заряда в замкнутой, горизонтально расположенной загрузочной камере таким образом, чтобы энергия взрыва кумулятивного заряда концентрировалась под прямым углом к направлению вертикальной скважины и взрывная энергия продолжала бы свое воздействие, формируя таким образом горизонтальные подземные полости без разрушения стены вертикальной скважины прилагаемой силой взрыва на необходимой площади стены вертикальной скважины.

Другой целью настоящего изобретения является создание взрывного устройства для формирования горизонтальных подземных полостей и разработка способа применения этого устройства, который способен увеличивать размеры выпускного канала жидкости и повторно вскрывать заблокированные выпускные каналы жидкости, не прибегая при этом к бурению новой скважины с целью восстановления существующей, когда количество добываемой жидкости падает или выпускной канал жидкости блокируется при добыче жидкости из скважины подземных вод, скважины термального источника, скважины природного газа, нефтяной скважины или коллектора подземного тепла, что позволяет сберечь средства, затрачиваемые на бурение новой скважины, и средства на демонтаж и повторную установку оборудования и повысить экономическую эффективность взрывных работ по созданию подземных полостей.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание взрывного устройства для формирования горизонтальных подземных полостей и разработка способа применения этого устройства, при использовании которого возможно получение направленных потоков энергии взрыва при повторяющихся подрывах и подрывах по окружности при проходке скважины подземных вод, скважины термального источника, скважины природного газа, нефтяной скважины или коллектора подземного тепла, что обеспечивает максимальную вероятность успеха при формировании подземных полостей.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание взрывного устройства для формирования горизонтальных подземных полостей и разработка способа применения этого устройства, которые позволили бы избежать выполнять излишние буровые работы, производимые при добыче подземных вод, нефти, газа или подземных термальных вод или пара таким образом, что предотвращается подземное загрязнение через пробуренные скважины и вносится вклад в защиту окружающей среды.

Для достижения указанной цели предлагается взрывное устройство, предназначенное для формирования горизонтальных подземных полостей, в состав которого входит: металлический корпус с загрузочной камерой в его центральной части и с выпускными горизонтально располагаемыми отверстиями с двух сторон загрузочной камеры; детонатор замедленного действия и кумулятивный заряд, помещаемый в загрузочную камеру металлического корпуса; соединительное кольцо на металлическом корпусе для соединения корпуса с тросом подъемного механизма.

Взрывное устройство может также содержать два кольцевых зазора, образованных в металлическом корпусе вокруг загрузочной камеры, при этом данные кольцевые зазоры расположены соосно загрузочной камере и диаметр каждого из них больше диаметра загрузочной камеры; два детонатора замедленного действия и два вышибных заряда, закладываемых в кольцевые зазоры; две пластиковые изолирующие трубы для защиты кольцевых зазоров после закладки в них детонаторов замедленного действия и вышибных зарядов.

Металлический корпус может выполняться в виде яйца, что снижает трение между металлическим корпусом и жидкостью, заполняющей вертикальную скважину при опускании металлического корпуса в вертикальную скважину.

Ширина металлического корпуса может составлять от 80 до 90% диаметра вертикальной скважины.

Взрывное устройство может также содержать отверстие для провода детонатора, которое проходит через верхнюю поверхность металлического корпуса до центральной части загрузочной камеры.

Взрывное устройство может также содержать одно или несколько сквозных отверстий для одного или нескольких проводов детонаторов, при этом данные сквозные отверстия проходят от верхней поверхности металлического корпуса до центральной части кольцевых зазоров.

Масса металлического корпуса может составлять от 50 до 500 кг.

Кумулятивный заряд может закладываться с двух концов взрывного устройства, имеющих конические углубления.

В состав взрывного устройства могут входить две обечайки типа воронок, которые соответственно крепятся к коническим углублениям.

Масса кумулятивного заряда может составлять от 0.1 до 1 кг.

В состав взрывного устройства входят две крышки, которые крепятся к уступам на входах в загрузочную камеру с кумулятивным зарядом.

Соединительная цепь может состоять из множества колец, что предотвращает ее перекручивание.

Кроме того, предложен блок взрывных устройств для формирования горизонтальных полостей, в состав которого входит несколько металлических корпусов, в каждом из которых устроена горизонтально расположенная загрузочная камера; несколько детонаторов замедленного действия и несколько единиц взрывчатых веществ, закладываемых в загрузочные камеры металлических корпусов; несколько соединительных цепей, связывающих между собой металлические корпуса.

Каждое из взрывных устройств может также содержать два кольцевых зазора, образованных в металлическом корпусе вокруг загрузочной камеры, при этом данные кольцевые зазоры расположены соосно загрузочной камере и диаметр каждого из них больше диаметра загрузочной камеры; два детонатора замедленного действия и два вышибных заряда, закладываемых в кольцевые зазоры; две пластиковые изолирующие трубы для защиты кольцевых зазоров после закладки в них детонаторов замедленного действия и вышибных зарядов.

Взрывные устройства, соединенные между собой с помощью соединительных цепей, могут иметь загрузочные камеры, каждая из которых располагается так же, как и соответствующая загрузочная камера соседнего взрывного устройства.

Соединенные между собой с помощью соединительных цепей взрывные устройства могут снабжаться загрузочными камерами, которые располагаются под прямым углом к соответствующей загрузочной камере соседнего взрывного устройства.

Кроме того, предлагается способ производства взрывных работ для формирования горизонтальных полостей, в который входит этап закладки провода детонатора, детонатора замедленного действия и кумулятивного заряда в загрузочную камеру, расположенную горизонтально в центральной части металлического корпуса взрывного устройства; подвешивания взрывного устройства в вертикальном канале с помощью подъемного механизма после соединения соединительного кольца металлического корпуса взрывного устройства с тросом подъемного механизма через соединительную цепь; опускания взрывного устройства на тросе подъемного механизма до устья вертикальной скважины и подключения провода детонатора, выпущенного из металлического корпуса к проводу, намотанному на приемное устройство, устанавливаемое на опорной поверхности непосредственно перед введением взрывного устройства в вертикальную скважину; опускания взрывного устройства и питающего провода, соединенного с проводом детонатора, выпущенным из металлического корпуса, в вертикальную скважину до того участка, где расположен выпуск жидкости; детонации кумулятивного заряда, заложенного во взрывное устройство, установленное на том участке, где расположен или будет располагаться выпуск жидкости; извлечения металлического корпуса взрывного устройства путем его подъема с помощью подъемного механизма.

Этап детонации взрывчатого вещества может включать этапы первоначального подрыва детонаторов замедленного действия и вышибных зарядов, заложенных в кольцевые зазоры, расположенные соосно загрузочной камере, и с диаметром, превышающим диаметр загрузочной камеры так, чтобы ввести две изолирующие трубы в контакт со стеной вертикальной скважины и изолировать пространство взрыва от окружающей среды; и вторичной детонации кумулятивного заряда, заложенного в загрузочную камеру.

В состав указанных взрывных устройств могут входить загрузочные камеры, при этом каждая из загрузочных камер одного взрывного устройства ориентирована так же, как и соответствующая загрузочная камера другого взрывного устройства, и взрывные устройства могут последовательно опускаться до участка взрыва и последовательно подрываться на участке взрыва с целью многократного подрыва данного участка.

В состав указанных взрывных устройств могут входить загрузочные камеры, при этом каждая загрузочная камера данного взрывного устройства располагается под прямым углом к соответствующей загрузочной камере соседнего взрывного устройства и взрывные устройства могут последовательно опускаться к месту взрыва и последовательно подрываться на месте взрыва с целью подрыва горизонтальных полостей по окружности скважины.

Этап детонации может выполняться методом дистанционного управления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

Для более полного понимания указанных целей, особенностей и преимуществ настоящего изобретения приводятся фиг.с описанием.

На фиг.1А изображено традиционное взрывное устройство, располагаемое в вертикальной скважине.

На фиг.1В показан принцип работы традиционного взрывного устройства.

На фиг.1С показана разрушенная часть вертикальной скважины после подрыва традиционного взрывного устройства.

На фиг.2А показан перспективный вид взрывного устройства по первому варианту настоящего изобретения.

На фиг.2В показано взрывное устройство по первому варианту настоящего изобретения, расположенное в вертикальной скважине.

На фиг.2С показан принцип действия взрывного устройства по первому варианту настоящего изобретения.

На фиг.2D показан другой пример работы взрывного устройства по первому варианту настоящего изобретения.

На фиг.2Е показан перспективный вид модифицированного взрывного устройства по первому варианту настоящего изобретения.

На фиг.2F показана модификация взрывного устройства по первому варианту настоящего изобретения, расположенного в вертикальной скважине.

На фиг.2G показано горизонтальное сечение модификации взрывного устройства по первому варианту настоящего изобретения.

На фиг.2Н показано горизонтальное сечение другой модификации взрывного устройства по первому варианту настоящего изобретения.

На фиг.3А показан перспективный вид взрывного устройства по второму варианту настоящего изобретения.

На фиг.3В показано взрывное устройство по второму варианту настоящего изобретения, расположенное в вертикальной скважине.

На фиг.3С показан принцип действия взрывного устройства по второму варианту настоящего изобретения.

На фиг.3D показан другой пример работы взрывного устройства по второму варианту настоящего изобретения.

На фиг.3Е показана модификация взрывного устройства по второму варианту настоящего изобретения, расположенного в вертикальной скважине.

На фиг.4 показан блок взрывных устройств по настоящему изобретению.

На фиг.5 показан этап подвешивания блока взрывных устройств по настоящему изобретению.

На фиг.6 показан этап присоединения провода детонатора к питающему проводу.

На фиг.7 показан этап ввода блока взрывных устройств по настоящему изобретению в вертикальную скважину.

На фиг.8 показан этап подрыва блока взрывных устройств.

На фиг.9 показана разрушенная взрывом часть вертикальной скважины после подрыва блока взрывных устройств.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сначала приводится описание принципов работы устройства по настоящему изобретению.

Для того чтобы сформировать горизонтальные полости в стене вертикальной скважины, необходимо сконцентрировать энергию взрыва кумулятивного заряда в горизонтальном направлении. При использовании любого механического устройства, например буровой установки, очень трудно бурить горизонтальные полости в стене скважины на глубине десятков или тысяч метров.

Точно так же, как и в случае с ружьем, когда при выстреле пуля проходит через ствол ружья в сторону мишени, в загрузочную камеру, выполненную в центральной части металлического корпуса, закладывается, а затем и подрывается кумулятивный заряд. В результате подрыва кумулятивного заряда происходит взрыв закрытого типа, при этом энергия взрыва кумулятивного заряда выбрасывается в горизонтальном направлении, что позволяет формировать горизонтальные подземные полости и увеличивать размеры выпускных каналов жидкости.

Кроме того, в соответствии с эффектом Ньюмана, вызванным подрывом кумулятивного заряда, применяемого в противотанковых фугасах, энергия взрыва концентрируется по центру устройства и позволяет направлять концентрированное давление на требуемые участки вертикальной скважины. Кроме того, применяются герметичные трубы, которые контактируют со стеной скважины во время подрыва взрывчатого вещества, что обеспечивает изоляцию пространства взрыва и позволяет направить мощную и концентрированную взрывную волну в определенный момент времени в определенном направлении без потерь мощности.

В соответствии со способом применения взрывного устройства по настоящему изобретению взрывное устройство закладывается в загрузочную камеру с кумулятивным зарядом и помещается в скважину на тот участок, где имеется или намечается выпуск жидкости и энергия взрыва направляется в горизонтальном направлении с целью формирования горизонтальных полостей в стене скважины.

Так как настоящее изобретение основано на описанных выше принципах, взрывное устройство и способ по настоящему изобретению могут эффективно применяться в случае недостаточного или неполного бурения скважин при бурении скважины подземных вод, скважины термального источника, скважины природного газа, нефтяной скважины или когда при длительной эксплуатации скважины подземных вод, скважины термального источника, скважины природного газа, нефтяной скважины происходит уменьшение количества выходящей жидкости или полная блокировка выпускного канала жидкости.

Кроме того, взрывное устройство и способ его применения по настоящему изобретению могут использоваться в случае, когда энергия взрыва направляется на полость, образованную в горячем сухом стволе так, что подземное тепло горячего сухого ствола отбирается через скважину с целью получения электроэнергии или для обогрева зданий, расширяя таким образом скважину и позволяя постепенно отбирать подземное тепло.

Подробно описывается и иллюстрируется с помощью рисунков взрывное устройство для формирования горизонтальных подземных полостей по настоящему изобретению.

Как показано на фиг.2В, сквозное горизонтальное отверстие 11а определенного диаметра проходит по центральной части металлического корпуса 10. С помощью двух соединительных колец 12 металлический корпус 10 подвешивается к тросу подъемного механизма. Для того чтобы повысить скорость установки взрывчатого вещества, металлический корпус 10 должен иметь форму яйца. С двух сторон металлического корпуса 10 имеются выступы, обеспечивающие контакт металлического корпуса со стеной скважины при введении взрывчатого устройства в скважину Н.

Из фиг.2В понятно, почему металлический корпус 10 имеет форму яйца; это сделано для того, чтобы предотвратить контакт взрывного устройства со стеной скважины Н, что обеспечивается уравновешиванием массы металлического корпуса 10 и уменьшением площади нижней оконечности металлического корпуса 10, и тогда трение между металлическим корпусом 10 и жидкостью, находящейся в скважине, уменьшается, что ведет к уменьшению выталкивающей силы, действующей на металлический корпус 10, и способствует более быстрому опусканию металлического корпуса 10 в скважину Н.

Металлический корпус 10 может иметь цилиндрическую, коническую, шестигранную или восьмигранную форму. Однако яйцевидная форма является предпочтительной.

Кроме того, корпус выполняется из высокопрочного металла, что обеспечивает устойчивость его формы и предотвращает металлический корпус, окружающий загрузочную камеру 11, от разрушения при детонации взрывчатого вещества, закладываемого в загрузочную камеру 11, и его повторное использование.

С двух сторон металлического корпуса 10 имеются выступы, которые обеспечивают контакт корпуса со стеной скважины Н и направляют энергию взрыва взрывчатого вещества загрузочной камеры 11 на стену скважины Н в пределах узкого диапазона, при этом ограничивается площадь воздействия энергии взрыва кумулятивного заряда и происходит концентрация энергии взрыва, направляемой из загрузочной камеры взрывного устройства.

Ширина металлического корпуса 10 определяется размером вертикальной скважины Н. В общем случае ширина металлического корпуса 10 составляет от 80 до 90% диаметра вертикальной скважины Н. Ширина металлического корпуса 10 меньше диаметра вертикальной скважины Н, что делается для того, чтобы металлический корпус 10 мог свободно вводиться в вертикальную скважину Н.

Например, диаметр вертикальной скважины для добычи подземных вод, нефти, газа или подземных термальных вод или пара обычно составляет от 100 до 2000 мм так, что ширина металлического корпуса 10 находится в диапазоне от 80 до 1800 мм, что обеспечивает свободное введение металлического корпуса 10 в вертикальную скважину. Масса металлического корпуса 10 обычно составляет от 50 до 500 кг, а диаметр загрузочной камеры 11 находится в пределах от 50 до 250 мм.

В загрузочной камере 11 выполняется сквозное горизонтальное отверстие 11а, которое проходит через центральную часть металлического корпуса 10. Пространство загрузочной камеры 11 используется для размещения детонатора замедленного действия 23 и кумулятивного заряда 20, а два входных отверстия загрузочной камеры 11 используются для выброса энергии взрыва кумулятивного заряда 20. Следовательно, ввиду возможности направленного взрыва энергия взрыва может выбрасываться в горизонтальном направлении, что обеспечивает концентрацию энергии взрыва.

Соединительные кольца 12 выполнены как единое целое с верхним и нижним концами металлического корпуса 10. Соединительные кольца 12 привариваются к металлическому корпусу 10, а соединительные цепи 50 соединяются с соединительными кольцами 12. В верхней или нижней части металлического корпуса 10 можно выполнить соединительное отверстие, с которым соединяется соединительная цепь.

Как показано на фиг.2В в 2С, сквозное отверстие 15 проходит от верхнего конца металлического корпуса до центра металлического корпуса 10. Через сквозное отверстие 15 проходит провод детонатора 24, который соединяется с детонатором замедленного действия 23, помещенным в кумулятивный заряд 20. В другом случае провод детонатора 24 вставляется в загрузочную камеру 11 через входы загрузочной камеры 11.

С одного конца провод детонатора 24 соединяется с детонатором задержки 23 и закладывается в загрузочную камеру 11 вместе с детонатором задержки 23 и кумулятивным зарядом 20, в то время как другой конец провода детонатора 24 проходит от сквозного отверстия 15 и соединяется с питающим проводом непосредственно перед тем, как взрывное устройство вводится в вертикальную скважину Н.

В металлическом корпусе 10 может размещаться блок охлаждения, который предотвращает металлический корпус от нагрева. Блок охлаждения может устанавливаться в металлическом корпусе 10 с таким расчетом, чтобы повышение температуры металлического корпуса 10 влияло на детонатор замедленного действия 23 во время опускания в вертикальную скважину Н металлического корпуса 10 с кумулятивным зарядом 20 и детонатором замедленного действия 23.

Это делается для того, чтобы предотвратить детонацию кумулятивного заряда 20 в результате воздействия окружающего тепла при опускании устройства на требуемую глубину, так как температура в вертикальной скважине Н растет с увеличением глубины со скоростью 30°С/км.

Как показано на фиг.2В и 2С, кумулятивный заряд 20 помещается в конические углубления 21 с двух сторон устройства. Так как кумулятивный заряд 20 должен обладать энергией для формирования горизонтальных полостей, но не должен разрушать металлический корпус 10, количество закладываемого взрывчатого вещества должно находиться в пределах от 0,1 до 1 кг.

Это происходит потому, что энергии взрыва и давления газа недостаточно, если количество закладываемого взрывчатого вещества меньше 0,1 кг, однако, если количество закладываемого взрывчатого вещества превышает 1 кг, то металлический корпус 10 взрывного устройства и стена скважины могут разрушиться.

Причина, по которой конические углубления образованы с двух сторон устройства, состоит в том, что конические углубления позволяют энергии взрыва кумулятивного заряда концентрироваться в направлении центров конических углублений, что означает, что во время подрыва кумулятивного заряда направление векторной суммы сил взрыва определяется эффектом Ньюмана.

Как и в случае с противотанковым фугасом, использующим эффект Ньюмана и пробивающим броню танка (противотанковый фугас может пробить броню толщиной до 35 см), взрывное устройство по настоящему изобретению (см. фиг.2С и 2D) образует горизонтальные конические полости. Следовательно, энергия взрыва проникает глубоко в скальный грунт и прилегающую зону, что приводит к удалению наносов I из выпускного канала жидкости Р. Кроме того, энергия взрыва формирует горизонтальные полости путем увеличения размеров выпускных каналов, что обеспечивает необходимый выпуск жидкости.

Как описано выше, если происходит детонация кумулятивного заряда с коническими углублениями 21, то ожидаемый результат может быть получен от эффекта Ньюмана. Более предпочтительно, как показано на фиг.2А и 2С, чтобы более мощная концентрация энергии взрыва достигалась путем присоединения обечаек к поверхности конических углублений 21, выполненных в кумулятивном заряде. Обечайки имеют коническую форму, выполняются из стали или меди и толщина каждой из них составляет 1 мм.

В качестве детонатора замедленного действия 23 используется детонатор типа MS или детонатор типа LP. Вокруг провода детонатора 24, подсоединяемого к детонатору задержки и проложенному через сквозное отверстие 15, образуется зазор. Для того чтобы предотвратить ложную детонацию взрывного устройства в результате инфильтрации жидкости во время введения металлического корпуса 10 в вертикальную скважину Н, зазор между проводом детонатора 24 и сквозным отверстием 15 герметизируется.

После окончательной закладки кумулятивного заряда 20 в загрузочную камеру на область уступов на входе в загрузочную камеру с помощью клея крепятся две пластиковые или стеклянные крышки 25, которые уплотняют загрузочную камеру.

Загрузочная камера 11, находящаяся в центральной части металлического корпуса 10, может быть выполнена в виде сквозного отверстия 11а, как показано на фиг.2А, или в виде глухого отверстия 11b, как показано на фиг.2Е и 2F.

В таком случае толщина массивной части, расположенной за глухим отверстием 11b, определяется исходя из прочности материала металлического корпуса 10 и силы взрыва кумулятивного заряда с таким расчетом, чтобы не допустить разрушения металлического корпуса 10.

В отличие от варианта с отверстием 11b, как показано на фиг.2Е и 2F, возможен вариант со стеной перегородки 18, выполненной по центру металлического корпуса 10, и если имеется несколько отверстий 11с, то они выполняются симметрично относительно стены перегородки 18. В другом варианте отверстия 11с располагаются радиально, предпочтительно под прямым углом друг к другу.

В данном случае стена перегородки 18, расположенная по центру металлического корпуса 10, имеет достаточную толщину, чтобы не допустить разрушения металлического корпуса 10, а толщина стены перегородки 18 определяется исходя из прочности материала металлического корпуса 10 и силы взрыва кумулятивного заряда.

Отверстия 11с выполняют функцию загрузочных камер, куда закладывается детонатор замедленного действия 23 и кумулятивный заряд 20. Входы отверстий 11с выполняют функцию выходных отверстий, служащих для направления выброса энергии взрыва кумулятивного заряда, заложенного в отверстия 11b.

Так как детонатор замедленного действия 23 и кумулятивный заряд 20, заложенные в отверстия 11b и 11с, могут подрываться по достижении их изоляции, то энергия взрыва кумулятивного заряда 20 направляется в горизонтальном направлении, что обеспечивает ее концентрацию.

Желательно, чтобы выпускные отверстия 13 загрузочной камеры 11 выполнялись вертикальными, но они могут быть и наклонными. Конечно, такие модификации относятся к объему и сущности изобретения.

Если взрывное устройство располагается в вертикальной скважине Н на месте имеющегося или предполагаемого выпуска жидкости и происходит детонация кумулятивного заряда 20, то взрыв становится направленным и поэтому концентрированным, обеспечивая при этом сильное воздействие на скальный грунт или примыкающую зону.

Так как энергия взрыва имеет направление и сконцентрирована, наносы I, блокирующие выпускной канал жидкости Р, удаляются и выпускной канал жидкости Р открывается. Кроме того, энергия взрыва расширяет выпускной канал жидкости Р с образованием горизонтальных полостей и жидкость может свободно истекать через выпускной канал жидкости Р.

На фиг.ЗА показана модификация металлического корпуса 2А. Как показано на фиг.3А - 3D, в металлическом корпусе 10 вокруг загрузочной камеры 11 выполнены два кольцевых зазора 14, которые соосны загрузочной камере 11, и диаметр каждого из них больше диаметра загрузочной камеры 11. В каждый из кольцевых зазоров 14 закладывается вышибной заряд 30, каждый из которых снабжен детонатором замедленного действия 31 или 32 и пластиковой изолирующей трубой 40.

На фиг.3В показаны сквозные отверстия 16 и 17, отходящие от внутренних частей кольцевых зазоров 14 к верху металлического корпуса 10. Детонаторы замедленного действия 31 и 32 и концы проводов детонаторов 33 и 34, которые должны соединяться с питающими проводами, заводятся в вышибные заряды 30 через сквозные отверстия 16 и 17.

Конструкция металлического корпуса 10 по фиг.3В является модификацией металлического корпуса 10, изображенного на фиг.2В. Конструкция металлического корпуса 10 по фиг.3В обеспечивает двухступенчатый подрыв, в котором сначала детонирует вышибной заряд 30, а затем кумулятивный заряд 20.

Вышибные заряды 30 закладываются во внутренние части кольцевых зазоров 14 вместе с детонаторами замедленного действия 31 и 32 и подрываются первыми для того, чтобы обеспечить контакт пластиковых изолирующих труб 40 со стеной вертикальной скважины Н. Вышибные заряды 30 имеют кольцевую форму и отдельные заряды отделены друг от друга и соединяются только детонирующим шнуром.

Масса вышибного заряда 30 составляет от 10 до 30 кг. Масса вышибного заряда 30 обеспечивает контакт изолирующих труб 40 с поверхностью стены вертикальной скважины Н, поэтому масса вышибного заряда 30, закладываемого во взрывное устройство, должна быть небольшой.

Как показано на фиг.3В и 3С, изолирующие трубы 40 изготавливаются из пластика и загораживают кольцевой зазор 14 с целью герметизации вышибного заряда 30. Изолирующие трубы 40 входят в контакт со стеной вертикальной скважины Н при подрыве вышибного заряда 30 и при этом путем отделения пространства, расположенного между металлическим корпусом 10 и стеной вертикальной скважины Н, от остального пространства образуется изолированное пространство S.

Изолирующие трубы 40 служат для временного удержания энергии взрыва, выбрасываемой из отводящих отверстий 13 в изолированное пространство S, с целью предотвращения выброса энергии взрыва за пределы изолированного пространства S. Таким образом, изолирующие трубы 40 обеспечивают концентрацию энергии взрыва и воздействуют на прилегающую зону грунта и забой, сдерживают давление воды и выполняют функции безопасного взрыва.

Как показано на фиг.3С, изолирующие трубы 40 имеют определенную длину, что обеспечивает их невыпадение из кольцевых зазоров 14 в случае, если они выступают за пределы кольцевых зазоров 14 для образования изолированного пространства S. При увеличении силы взрыва до определенной степени в пространстве S во время расширения выпускных каналов жидкости после подрыва кумулятивного заряда 20 пластиковые изолирующие трубы 40 разрушаются на части.

На фиг.3D показано, что по завершении взрыва в стенах скважины образуются конические полости, выпускные каналы расширяются с формированием горизонтальных полостей и жидкость свободно истекает через выпускные каналы.

По этой схеме кумулятивный заряд 20 подрывается внутри изолированного пространства и энергия взрыва концентрируется и непрерывно воздействует на выпускные каналы жидкости Р. Таким образом, энергия взрыва действует на выпускные каналы жидкости Р и удаляет наносы I.

Загрузочные камеры по фиг.3Е являются модификацией загрузочной камеры, изображенной на фиг.3А, 3В, 3С или 3D. При использовании нескольких загрузочных камер они выполняются в виде глухих отверстий 11с и располагаются симметрично относительно стены перегородки 18.

При этом соединительная цепь 50 соединяет один металлический корпус 10 с другим или соединяет металлический корпус 10 с тросом 70 подъемного механизма W1. Соединительная цепь 50 состоит из множества соединенных между собой колец. Кроме того, соединительная цепь 50 соединяет соединительное кольцо, выполненное на одном конце металлического корпуса, с соединительным кольцом, выполненным на другом конце металлического корпуса, или соединяет соединительное кольцо, выполненное на верхнем конце металлического корпуса 10, с нижним концом троса подъемного механизма 70.

Кроме того, непосредственно перед введением металлического корпуса 10 с заложенным кумулятивным зарядом 20 в вертикальную скважину Н питающий провод 60 наматывается на приемное устройство W2 и соединяется с проводами детонаторов 24. Питающий провод 60 вводится в вертикальную скважину Н вместе с взрывным устройством и при этом часть провода заводится в кольцо 51 соединительной цепи 50. При вводе взрывного устройства питающий провод 60 стравливается с приемного устройства W2. Если металлический корпус 10 размещен на предварительно заданной позиции вертикальной скважины Н, один конец питающего провода 60, намотанный на приемное устройство W2, подключается к подрывному устройству.

Ниже описано взрывное устройство для формирования горизонтальных подземных полостей по первому варианту настоящего изобретения.

В этом варианте в центральной части металлического корпуса 10 выполняется сквозное отверстие 11а, а на верхнем и нижнем концах металлического корпуса выполняются два соединительных кольца 12. В сквозное отверстие 11а металлического корпуса 10 закладывается кумулятивный заряд 20, снабженный детонатором замедленного действия 23 и металлическими обечайками 22. Взрывное устройство подрывается с помощью провода детонатора 24, соединенного с питающим проводом 60, подключенным, в свою очередь, к подрывному устройству.

Один конец провода детонатора 24 пропущен в сквозное отверстие 11а через отверстие 15 и соединяется с детонатором замедленного действия 23. Провод детонатора 24 и детонатор замедленного действия 23 закладываются в центральную часть сквозного отверстия 11а вместе с кумулятивным зарядом 20. Другой конец провода детонатора 24 соединяется с питающим проводом 60. По мере ввода питающего провода 60 в вертикальную скважину Н вместе с взрывным устройством питающий провод 60 стравливается с приемного устройства W2. Так как другие узлы не отличаются от узлов варианта устройства, описанных ранее, то нет необходимости описывать их подробно.

В соответствии с настоящим изобретением данное взрывное устройство обеспечивает одноэтапный взрыв. В частности, энергия взрыва разрушает крышки 25 и концентрируется под прямым углом к направлению вертикальной скважины Н.

В качестве модификаций первого варианта настоящего изобретения (см. фиг.2Е и 2F) рассматривается загрузочная камера, выполненная в виде глухого отверстия 11b, внутренний конец которой заглушен, а наружный конец открыт, или в виде глухих отверстий 11с, расположенных симметрично по отношению к стене перегородки 18 по центру металлического корпуса 10, как показано на фиг.2G и 2Н, или глухих отверстий 11с, расположенных радиально под прямым углом друг к другу.

Ниже описывается взрывное устройство для формирования горизонтальных подземных полостей в соответствии со вторым вариантом настоящего изобретения.

В настоящем варианте конструкция металлического корпуса 10 несколько изменена. В отличие от взрывного устройства по первому варианту настоящего изобретения, в котором в металлическом корпусе 10 выполняется загрузочная камера 11 или сквозное отверстие 11а или глухое отверстие (отверстия), в металлическом корпусе 10 по второму варианту вокруг сквозного отверстия 11а, расположенного соосно загрузочной камере 11 и симметрично ей, располагаются кольцевые зазоры 14, как показано на фиг.3В, и заполняются кольцевыми вышибными зарядами 30, снабженными детонаторами замедленного действия 31 и 32 и изолирующими трубами 40. Другие узлы не имеют отличий.

Во втором варианте устройства по настоящему изобретению возможен двухэтапный взрыв. Как показано на фиг.3С, с помощью первого взрыва вышибного заряда 30, заложенного во внутренние части кольцевых зазоров для формирования изолированного пространства взрыва S, изолирующие трубы 40 вводятся в контакт со стеной вертикальной скважины Н, затем подрывается кумулятивный заряд 20, заложенный в загрузочную камеру 11.

Взрывное устройство по второму варианту настоящего изобретения отличается от взрывного устройства по первому варианту настоящего изобретения тем, что во втором варианте предусмотрены изолирующие трубы 40, которые входят в контакт со стеной вертикальной скважины Н в результате первого взрыва и поэтому обеспечивается концентрация энергии взрыва кумулятивного заряда 20 в горизонтальном направлении и предотвращаются потери мощности, вызванные перетечками среды. Поэтому взрывное устройство по второму варианту настоящего изобретения работает более эффективно, чем взрывное устройство по первому варианту настоящего изобретения.

Кроме того, как показано на фиг.3Е, в качестве модификации загрузочной камеры 11 могут использоваться глухие отверстия 11с, расположенные симметрично относительно стены перегородки 18.

В первом и втором вариантах устройства по настоящему изобретению кумулятивный заряд 20 может снабжаться металлическими обечайками 22, выполненными в виде воронок, что обеспечивает более мощный удар по отверстиям в стене вертикальной скважины Н при образовании горизонтальных полостей.

Кроме того, в другом варианте устройства по настоящему изобретению предусмотрен блок взрывных устройств, в котором соединены несколько взрывных устройств. Как показано на рисунке 4, несколько металлических корпусов 10 соединяются друг с другом посредством соединительных цепей 50, что дает возможность произвести многоэтапный взрыв. В соответствии с этим вариантом взрывные устройства располагаются последовательно в месте требуемого размещения горизонтальных полостей и последовательно подрываются на одном участке, что усиливает эффект разрушения породы.

Блоки взрывных устройств, включающие соединенные между собой взрывные устройства, могут относиться к двум типам устройств.

Один тип относится к третьему варианту устройства по настоящему изобретению, в котором несколько взрывных устройств, соединенных между собой с регулярным шагом с помощью соединительных цепей, имеют загрузочные камеры, при этом каждая загрузочная камера одного взрывного устройства имеет ту же ориентацию, что и соответствующая загрузочная камера другого взрывного устройства. Блок взрывных устройств по третьему варианту устройства настоящего изобретения используется для последовательного подрыва одного и того же участка стены вертикальной скважины Н. Этот блок взрывных устройств может эффективно применяться в том случае, когда хорошо известно расположение выпускного канала жидкости.

Другой тип относится к четвертому варианту устройства по настоящему изобретению, в котором несколько взрывных устройств, соединенных между собой с регулярным шагом с помощью соединительных цепей, имеют загрузочные камеры, при этом каждая загрузочная камера одного взрывного устройства расположена под прямым углом к соответствующей загрузочной камере соседнего взрывного устройства. Блок взрывных устройств по четвертому варианту устройства настоящего изобретения используется для подрывов по окружности стены вертикальной скважины Н. Этот блок взрывных устройств может применяться для увеличения вероятности отвода жидкости в том случае, когда расположение выпускного канала жидкости известно неточно.

В третьем и четвертом вариантах устройства по настоящему изобретению провода детонаторов 24, идущие наружу из детонаторов замедленного действия 31 и 32, заложенных в кумулятивном заряде 20, и проводов детонаторов 33 и 34, проложенных от детонаторов задержки 31 и 32, расположенных за вышибным зарядом 30, соединяются с питающим проводом 60, который стравливается с приемного устройства W2 непосредственно перед введением каждого взрывного устройства в вертикальный канал Н.

В данном случае желательно, чтобы питающий провод 60 проходил через кольцо 51 соединительной цепи 50 под углом 90° к направлению движения загрузочной камеры 11, чтобы не пропустить загрузочной камеры 11.

Это делается для того, чтобы не допустить неправильного подрыва путем предотвращения закручивания или обрыва питающего провода взрывной волной из загрузочной камеры 11 каждого взрывного устройства.

Регулярный шаг между соседними взрывными устройствами с учетом резонансной детонации задается равным не менее 1 м.

Взрыв, произведенный взрывными устройствами по настоящему изобретению, является направленным, непрерывным и концентрированным в соответствии с эффектом Ньюмана так, что энергия взрыва кумулятивного заряда направляется на ограниченную площадь стены вертикальной скважины Н. Таким образом, горизонтальные полости формируются под землей с разрушением и обрушением стены вертикальной скважины Н и взрывная волна кумулятивного заряда 20 глубоко проникает в выпускные каналы жидкости для удаления наносов, блокирующих выпускные каналы.

Кроме того, пузыри взрывного газа, проникшие в выпускные каналы жидкости после взрыва кумулятивного заряда 20, нагнетаются в выпускные каналы жидкости и выбрасываются из выпускных каналов жидкости вместе с жидкостью в результате эффекта сифона, обеспечивая тем самым выпуск жидкости.

В блоке взрывных устройств необходимое число (желательно не более 10) металлических корпусов 10 соединяется между собой с регулярным шагом и взрывные устройства последовательно устанавливаются на рабочем участке и подрываются. В результате этого в зоне, примыкающей к рабочему участку, вероятность вскрытия выпускных каналов жидкости увеличивается до максимума и эффективность процесса продувки каналов повышается. Поэтому блок взрывных устройств можно называть "магазинной подземной пушкой".

Далее приводится описание со ссылкой на фиг.4-9 способа взрыва для формирования горизонтальных подземных полостей с использованием описанного выше взрывного устройства и блока взрывных устройств.

Как показано на фиг.4 и 5, во время установки металлического корпуса 10 взрывного устройства, изготовленного в заводских условиях, на подставку тележки С в загрузочную камеру 11 металлического корпуса 10 взрывного устройства закладывается детонатор замедленного действия 23, провод детонатора 24, кумулятивный заряд 20 и металлические обечайки 22.

Кроме этого, в зависимости от конструкции применяемого металлического корпуса 10 в загрузочную камеру 11 могут закладываться вышибные заряды 30, изолирующие трубы 40, детонаторы замедленного действия 31 и 32 и провода детонаторов 33 и 34. В этом случае провода детонаторов 33 и 34 заводятся в сквозные отверстия 16 и 17 и соединяются с детонаторами замедленного действия 31 и 32, при этом детонаторы замедленного действия 31 и 32 закладываются вместе с вышибными зарядами 30 во внутреннюю часть кольцевых зазоров, а кольцевые зазоры закрываются изолирующими трубами 40.

Зазоры между проводами детонаторов 24, 33 и 34 и сквозными отверстиями 15,16 и 17 заполняются герметизирующим материалом, а на ступенчатые части на входе в загрузочную камеру 11 приклеиваются крышки 25, завершая тем самым процесс закладки.

После закладки взрывчатого вещества и детонатора в загрузочную камеру 11 металлического корпуса 10 взрывное устройство выдвигается на позицию вертикальной скважины Н с помощью тележки С и подвешивается путем соединения верхнего соединительного кольца металлического корпуса 10 взрывного устройства с соединительной цепью, соединенной с тросом подъемного механизма 70, намотанным на подъемный механизм W1.

После завершения операции подвески первого взрывного устройства второе взрывное устройство подвешивается таким образом, что на позицию вертикальной скважины Н выдвигается следующее взрывное устройство, верхнее кольцо следующей соединительной цепи соединяется с нижним кольцом первого взрывного устройства, а нижнее кольцо следующей цепи соединяется с верхним кольцом следующего взрывного устройства.

Над вертикальной скважиной Н путем выполнения повторяющихся операций соединения и подвешивания подвешивается несколько взрывных устройств.

Как показано на фиг.6, самое нижнее взрывное устройство, подвешенное над вертикальной скважиной Н, опускается в устье вертикальной скважины Н и провода детонаторов, идущие через верхнюю поверхность металлического корпуса 10 наружу, соединяются с питающими проводами 60, и взрывные устройства, соединенные с питающим проводом 60, вводятся в вертикальную скважину Н и опускаются на рабочий участок. Затем над входным концом вертикальной скважины Н устанавливается следующее взрывное устройство и повторяется процесс соединения проводов детонаторов с питающим проводом и процесс опускания следующего взрывного устройства, соединенного с питающим проводом, в вертикальную скважину Н.

В процессе опускания взрывного устройства в вертикальную скважину Н питающий провод 60 стравливается с приемного устройства W2, что позволяет опускать питающий провод 60 вместе с металлическим корпусом 10. В блоке взрывных устройств, содержащем несколько взрывных устройств, соединенных друг с другом, каждый питающий провод соединяется с каждым взрывным устройством и все питающие провода подключаются к подрывному устройству. Таким образом, питающие провода должны располагаться отдельно друг от друга.

После подсоединения проводов детонаторов взрывного устройства к питающему проводу взрывное устройство вводится и опускается в вертикальную скважину Н. Взрывное устройство располагается на рабочем участке вертикальной скважины Н путем стравливания троса подъемного механизма 70 с подъемного механизма W1.

Питающие провода 60, соединенные с проводами детонаторов 24, 33 и 34, стравливаются и опускаются на глубину установки взрывных устройств. При размещении взрывных устройств на требуемых участках подготовка к взрыву завершается после подключения питающих проводов к подрывному устройству.

После описанного выше этапа следует этап подрыва. Как показано на рисунках 4 и 8, кумулятивный заряд 20 подрывается детонатором замедленного действия с помощью подрывного устройства, при этом энергия взрыва кумулятивного заряда 20 выбрасывается в горизонтальном направлении. Таким образом, в стене вертикальной скважины Н формируются горизонтальные, конические отверстия и выпускные каналы жидкости расширяются.

Несмотря на то, что во взрывном устройстве по первому варианту настоящего изобретения, показанному на фиг.2А, кумулятивный заряд 20 подключен к подрывному устройству через провод детонатора и взрывается этим подрывным устройством, кумулятивный заряд 20 может также подрываться и детонатором замедленного действия с помощью дистанционного управления.

Кроме того, при использовании взрывного устройства по второму варианту настоящего изобретения, изображенному на фиг.ЗА, после того как в результате первого взрыва - взрыва вышибного заряда 30 с целью изолирования пространства взрыва от внешней среды изолирующие трубы 40 входят в контакт со стеной вертикальной скважины Н, происходит второй взрыв - взрыв кумулятивного заряда 20. Таким образом, для этого взрывного устройства используются провода детонаторов и детонаторы этого взрывного устройства должны подрываться с помощью подрывного устройства.

В первом и втором вариантах устройства по настоящему изобретению подрывается взрывное устройство одноразового действия. При использовании блока взрывных устройств на тот же участок скважины последовательно опускаются и подрываются взрывные устройства, составляющие блок взрывных устройств.

В блоке взрывных устройств по третьему варианту настоящего изобретения, изображенному на фиг.4, каждая загрузочная камера 11 металлического корпуса 10 взрывного устройства ориентирована так же, как и соответствующая загрузочная камера другого взрывного устройства. Этот тип блока взрывных устройств эффективно используется тогда, когда хорошо известно местоположение имеющегося или намечаемого выпуска жидкости и когда на этих участках необходимо концентрировать энергию взрыва кумулятивных зарядов путем повторяющихся подрывов кумулятивных зарядов на том же самом участке.

Хотя это и не иллюстрируется на прилагаемых рисунках, тем не менее в блоке взрывных устройств каждая загрузочная камера одного взрывного устройства располагается под прямым углом относительно соответствующей загрузочной камере соседнего взрывного устройства. Этот тип блока взрывных устройств может эффективно использоваться тогда, когда неизвестно местоположение имеющегося или намечаемого выпуска жидкости и необходимо выполнять подрывы по окружности скважины.

Блоки взрывных устройств четвертого и пятого вариантов настоящего изобретения используются таким образом, что взрыв производится при частоте, соответствующей числу взрывных устройств в блоке взрывных устройств.

Как показано на фиг.9, после формирования горизонтальной подземной полости с помощью подрыва взрывных устройств взрывные устройства, подвешенные на тросе подъемного механизма 70 в вертикальной скважине Н, и питающие провода 60, стравленные с приемного устройства W2 и заведенные в вертикальную скважину Н, извлекаются из вертикальной скважины Н и используются повторно для следующих подрывов с кумулятивным зарядом, закладываемым в загрузочную камеру 11 металлического корпуса 10.

В способе производства взрывных работ с использованием взрывных устройств взрывное устройство, обеспечивающее концентрацию взрывной энергии, непрерывность воздействия взрывной энергии и создание эффекта сифона, вводится в вертикальную скважину Н и подрывается в ней, при этом обеспечивается концентрация взрывной энергии на ограниченном участке. В результате этого в стене вертикальной скважины Н формируются конические отверстия и взрывная энергия проникает вглубь выпускных каналов жидкости и удаляет наносы в выпускных каналах жидкости, обеспечивая тем самым необходимый выпуск жидкости.

Способ производства взрывных работ по настоящему изобретению обеспечивает подрыв горизонтальных подземных полостей с использованием направленной энергии взрыва и эффекта концентрации энергии взрыва в соответствии с эффектом Ньюмана, при этом необходимое количество энергии взрыва вырабатывается при минимальном количестве взрывчатого вещества, что обеспечивает точное расширение выпускных каналов жидкости.

Способ производства взрывных работ по настоящему изобретению обеспечивает формирование горизонтальных конических отверстий в стене вертикальной скважины Н с направлением энергии взрыва кумулятивного заряда 20 на ограниченный участок стены вертикальной скважины Н, предотвращая при этом разрушение стены вертикальной скважины Н.

Как и противотанковый фугас, использующий эффект Ньюмана и пробивающий броню танка (противотанковый фугас может пробить броню толщиной до 35 см), взрывное устройство по настоящему изобретению позволяет взрывной волне проникать глубоко в скальный грунт и прилегающую зону и удалять таким образом наносы из выпускных каналов жидкости, что обеспечивает необходимый выпуск жидкости.

В соответствии со способом производства взрывных работ по настоящему изобретению горизонтальные конические полости формируются на ограниченной площади стены вертикальной скважины, что предотвращает разрушение вертикальной скважины. Кроме того, в способе производства взрывных работ по настоящему изобретению сведены к минимуму потери взрывной энергии и разрушение вертикальной скважины, поэтому в предлагаемом способе используется только около 20% взрывчатого вещества по сравнению с традиционным способом.

Использование предлагаемого взрывного устройства в способе по настоящему изобретению позволяет закладывать взрывчатое вещество, вводить взрывчатое вещество в вертикальную скважину, производить серию последовательных взрывов и повторно использовать взрывные устройства, что повышает эффективность взрывных работ по формированию подземных полостей.

Как описано выше, в настоящем изобретении предлагаются взрывное устройство для формирования горизонтальных подземных полостей и способ применения этого взрывного устройства, обеспечивающий направленность взрывной энергии в горизонтальном направлении путем подрыва кумулятивного заряда в замкнутой, горизонтально расположенной загрузочной камере, при этом энергия взрыва кумулятивного заряда концентрируется под прямым углом к направлению вертикальной скважины и энергия взрыва продолжает действовать в течение всего процесса формирования горизонтальных подземных полостей, не приводя к разрушению стены вертикальной скважины путем воздействия энергией взрыва на требуемый участок стены вертикальной скважины.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает достижение максимальной мощности взрыва при минимальной загрузке взрывчатого вещества, при этом используется совместное действие высокого давления газа и высокого давления воды подземного водяного пласта, имеющего выход в вертикальную скважину Н, который используется как ствол водяной пушки. Таким образом, вглубь выпускных каналов жидкости (например, до нескольких десятков метров) направляется значительная энергия взрыва, что достаточно для обеспечения выпуска жидкости.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением в случае уменьшения расхода жидкости или блокировки выпускного канала жидкости при добыче жидкости из скважины подземных вод, скважины термального источника, скважины природного газа, нефтяной скважины или коллектора термальных вод или пара выпускной канал жидкости может быть расширен или блокированный выпускной канал жидкости может быть вскрыт без проведения новых буровых работ, что позволяет восстановить существующую скважину. Таким образом можно сберечь средства, затрачиваемые на бурение новой скважины, и средства на демонтаж и повторную установку оборудования и повысить экономическую эффективность взрывных работ по созданию подземных полостей.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением при бурении скважины подземных вод, скважины термального источника, скважины природного газа, нефтяной скважины или коллектора термальных вод или пара можно обеспечить горизонтально направленный выход энергии взрыва, повторные взрывы и взрывы по окружности, что позволят максимально повысить вероятность благоприятного исхода буровых работ.

Взрывное устройство по настоящему изобретению выполняется из высокопрочного металла, поэтому его корпус может использоваться повторно. Взрывное устройство обеспечивает быструю закладку взрывчатого вещества и возможность многократного использования, что повышает эффективность взрывных работ. Кроме того, настоящее взрывное устройство может предотвратить ложный взрыв, вызванный давлением воды. Настоящее взрывное устройство обеспечивает безопасное обращение, поэтому повышается безопасность взрывных работ при разработке подземной полости.

Кроме того, настоящее изобретение способствует охране окружающей среды. При использовании настоящего изобретения можно избежать излишних буровых работ, которые выполняются при разработке подземных вод, нефти, газа или термальных вод или пара, что предотвращает подземное загрязнение и вносит вклад в охрану окружающей среды.

Как описано выше, в настоящем изобретении предлагаются взрывное устройство для формирования горизонтальных подземных полостей и способ производства взрывных работ с использованием данного устройства, который обеспечивает направленный, продолжительный и концентрированный выход энергии взрыва, при котором образуются горизонтальные конические отверстия в стене вертикальной скважины, расширяются выпускные каналы жидкости, взрывы могут повторяться многократно и взрывное устройство может использоваться повторно, что повышает технологические и экономические характеристики взрывных работ по созданию подземных полостей.

В приведенном описании рассмотрена только часть возможных вариантов применения настоящего изобретения и для квалифицированных специалистов очевидно, что допустимы различные модификации, дополнения и изменения, которые, однако, не нарушают объема и сущности изобретения.

Изобретение относится к устройствам для перфорирования скважин. Обеспечивает продолжительное и концентрированное распространение взрывной энергии. Сущность изобретения: устройство включает металлический корпус с загрузочной камерой в центральной части и двумя кольцевыми полостями вокруг загрузочной камеры и соосными с этой камерой. В загрузочную камеру помещены детонатор замедленного действия и кумулятивный заряд. В каждую кольцевую полость помещены детонатор замедленного действия, вышибной заряд и изолирующая труба для изолирования взрыва от окружающей среды после подрыва вышибных зарядов. По способу размещают провод детонатора, детонатор замедленного действия и кумулятивный заряд в загрузочную камеру, выполненную в металлическом корпусе устройства. Размещают детонатор замедленного действия, вышибной заряд и изолирующую трубу в каждую из двух кольцевых полостей, выполненных вокруг загрузочной камеры. Спускают взрывное устройство в вертикальную скважину до продуктивного пласта. Подрывают детонаторы замедленного действия и вышибные заряды для ввода изолирующих труб в контакт со стенкой вертикальной скважины. Детонируют кумулятивный заряд. 3 н. и 15 з.п.ф-лы, 22 ил.

1. Взрывное устройство для формирования горизонтальных подземных полостей, включающее соединенный с тросом подъемного механизма металлический корпус с загрузочной камерой в центральной части и двумя кольцевыми полостями вокруг загрузочной камеры, соосными с этой камерой, детонатор замедленного действия и кумулятивный заряд, помещенные в загрузочную камеру, детонатор замедленного действия, вышибной заряд и изолирующую трубу, помещенные в каждую кольцевую полость для обеспечения контакта изолирующей трубы со стенкой вертикальной скважины и изолирования взрыва от окружающей среды после подрыва вышибных зарядов.2. Взрывное устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный металлический корпус выполнен в форме яйца для уменьшения трения между металлическим корпусом и жидкостью, заполняющей вертикальную скважину во время опускания металлического корпуса в вертикальную скважину.3. Взрывное устройство по п.1, отличающееся тем, что ширина указанного металлического корпуса составляет от 80 до 90% диаметра вертикальной скважины.4. Взрывное устройство по п.1, отличающееся тем, что в указанном металлическом корпусе выполнено сквозное отверстие для провода детонатора, при этом указанное сквозное отверстие проходит от верхней поверхности металлического корпуса до центральной части загрузочной камеры.5. Взрывное устройство по п.1, отличающееся тем, что в металлическом корпусе выполнено одно или несколько сквозных отверстий для одного или большего числа проводов детонаторов, при этом указанные сквозные отверстия проходят от верхней поверхности металлического корпуса до центральной части кольцевых зазоров.6. Взрывное устройство по п.1, отличающееся тем, что масса указанного металлического корпуса составляет от 50 до 500 кг.7. Взрывное устройство по п.1, отличающееся тем, что кумулятивный заряд заложен с двух сторон в конические углубления металлического корпуса.8. Взрывное устройство по п.1, отличающееся тем, что в его состав входят две обечайки, выполненные в виде воронки, при этом данные обечайки закреплены в конических углублениях.9. Взрывное устройство по п.1, отличающееся тем, что масса закладываемого кумулятивного заряда составляет от 0,1 до 1 кг.10. Взрывное устройство по п.1, отличающееся тем, что в его состав также входят две крышки, при этом данные крышки закреплены к ступенчатым участкам на входе в загрузочную камеру, в которую заложен кумулятивный заряд.11. Взрывное устройство по п.1, отличающееся тем, что в его состав входит соединенная с тросом подъемного механизма цепь, состоящая из множества колец для предотвращения ее перекручивания.12. Блок взрывных устройств для формирования горизонтальных полостей, включающий несколько металлических корпусов, каждый из которых выполнен с загрузочной камерой в центральной части и двумя кольцевыми полостями вокруг загрузочной камеры и соосными с этой камерой, детонатор замедленного действия и кумулятивный заряд, помещенные в загрузочную камеру, детонатор замедленного действия, вышибной заряд и изолирующую трубу, помещенные в каждую кольцевую полость для обеспечения контакта изолирующей трубы со стенкой вертикальной скважины и изолирования взрыва в загрузочной камере от окружающей среды после подрыва вышибных зарядов.13. Блок взрывных устройств по п.12, отличающийся тем, что каждая из загрузочных камер одного взрывного устройства ориентирована в том же направлении, что и загрузочная камера другого взрывного устройства.14. Блок взрывных устройств по п.12, отличающийся тем, что каждая из загрузочных камер одного взрывного устройства ориентирована под прямым углом к ориентации загрузочной камеры другого взрывного устройства.15. Способ производства взрывных работ для формирования горизонтальных полостей, включающий размещение провода детонатора, детонатора замедленного действия и кумулятивного заряда в загрузочную камеру, расположенную в центральной части металлического корпуса взрывного устройства, размещение детонатора замедленного действия, вышибного заряда и изолирующей трубы в каждую из двух кольцевых полостей, выполненных в металлическом корпусе вокруг загрузочной камеры с диаметром каждой из них больше загрузочной камеры и соосно с ней, подвешивание взрывного устройства в вертикальной скважине с помощью подъемного механизма после соединения соединительного кольца металлического корпуса взрывного устройства с тросом подъемного механизма через соединительную цепь, спуск взрывного устройства, подвешенного на тросе подъемного механизма, до устья вертикальной скважины и подключение провода детонатора, выпущенного из металлического корпуса, к питающему проводу, намотанному на приемное устройство, устанавливаемое на опорной поверхности непосредственно перед вводом взрывного устройства в вертикальную скважину, спуск взрывного устройства и питающего провода, соединенного с проводом детонатора, выпущенным из металлического корпуса, в вертикальную скважину до того участка, где расположен выпуск жидкости, подрыв детонаторов замедленного действия и вышибных зарядов для ввода изолирующих труб в контакт со стенкой вертикальной скважины и изолирования взрыва от окружающей среды, последующую детонацию кумулятивного заряда, размещенного во взрывном устройстве, извлечение металлического корпуса взрывного устройства путем его подъема с помощью подъемного механизма. 16. Способ по п.15, отличающийся тем, что каждая из загрузочных камер одного взрывного устройства ориентирована также, как и соответствующая загрузочная камера другого взрывного устройства, а взрывные устройства последовательно опускают до участка взрыва и последовательно подрывают на участке взрыва для многократного подрыва данного участка.17. Способ по п.15, отличающийся тем, что каждая загрузочная камера данного взрывного устройства ориентирована под прямым углом к ориентации соответствующей загрузочной камере соседнего взрывного устройства, и взрывные устройства последовательно опускают к месту взрыва и последовательно подрывают на месте взрыва для образования горизонтальных полостей по окружности скважины.18. Способ по п.15, отличающийся тем, что этап детонации выполняют при дистанционном контроле.

Конвенционный приоритет для пп.1-18 формулы изобретения установлен 30.12.2000 по дате подачи первых заявок №2000-0086764 и №2000-0086765 в патентное ведомство государства - участника Парижской конвенции.