通過脈衝電能破碎巖石的設備和方法與流程

2023-05-31 08:28:26

本發明涉及一種通過施加電能在水體底部(例如，海底)處理材料的方法，包括在靠近材料的處理區域中設置電極，用於提供破碎材料的電能。

背景技術：

wo9924694(a1)涉及通過脈衝電能破碎巖石的方法。疏浚項目的成本可能由於巖石的小體積百分比而上升，因為所使用的裝置不適合疏浚這種材料。此外，並不總是可以使用炸藥。因此，wo9924694(a1)旨在以簡單的方式將巖石破碎成小塊，因此提供了一種破碎巖石的方法，包括以預編程形式、強度和時間長度產生衝擊波，用於破碎巖石。wo9924694(a1)指出，由於衝擊波具有這種預編程形式、強度和時間長度，所以破碎巖石產生所需尺寸的塊體，和/或在巖石的期望表面上發生破碎巖石和/或將巖石破碎到巖石中所需的深度。

wo2006/023998a2涉及在陸地上的脈衝電鑿巖、壓裂和破碎方法。本文中描述了許多通過電極施加電能來處理材料的技術。

ru2008118585涉及固體材料的電液壓擊穿和破碎方法。兩個電極被放置在圓柱形密封殼體內。精確地引導衝擊波通過設置在殼體上的中空和內襯。

關於通過施加電能處理材料，us5845854a示出了在陸上使用固體絕緣體破壞的方法的示例，該方法通過電脈衝放電破壞固體絕緣體。us5845854a的方法不合適用於海上使用。

利用已知的方法，破碎巖石的效果差，特別是當在海水中執行現有技術方法時。在這方面還有改進的餘地。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種更有效的通過施加電能在水體底部(例如，海底)處理材料的方法。必須將更有效的理解為每當施加電能時具有更多的碎石。

本發明的另一個目的是改進已知的用於通過施加電能在水體底部處理材料的方法，因為至少部分解決了與其相關的問題。

本發明的另一個目的是提供一種通過施加電能在水體底部處理材料的替代方法。

根據本發明的第一方面，這通過一種用於通過施加電能在如海底的水體底部處理浸沒材料的方法實現，包括：在靠近材料的處理區域中設置用於施加電能的電極，用於破碎材料，並且在施加電能之前，將水體的流體從處理區域排出到處理區域之外。

在施加電能之前，將水體的流體從處理區域排出到處理區域之外，能夠降低處理區域中的導電率，因此，更多的電能被施加到材料上。因此，獲得了在海底的更多破碎材料。通常，浸沒材料包括巖石。

這種方法在本領域中涉及利用例如脈衝功率技術，壓裂巖是等離子體液壓(ph)或電液壓裂巖以及火花放電鑽。雖然該方法指定了在底部處理材料以破碎，但是處理也可包括壓裂、粉碎、侵蝕等。

當在海底鋪設管道時，根據本發明的方法特別有用。在執行該方法時，可以拆除障礙物，例如，巨石或人造混凝土結構，以便管道鋪設可以繼續。

在該方法的一個實施例中，將水體的流體從處理區域排出，包括在所述處理區域中引入電絕緣體。

在該方法的一個實施例中，將水體的流體從處理區域排出，包括在壓力下在所述處理區域內引入電絕緣流體。顯然，絕緣流體可以是氣體、流體或其混合物。

電絕緣流體具有低電導率，特別是低於500ms/m，更特別地低於50ms/m。

根據本發明的一個方面，該方法包括在現場產生電絕緣流體。

在該方法的一個實施例中，水體的流體部分地被從所述處理區域排出到所述處理區域之外，使得在施加電能之前，所述水體的流體層保持在浸沒材料的頂部。通過這種方式，可以在浸沒材料的頂部的水體的流體層中產生衝擊波。這種衝擊波對浸沒材料具有使其破碎的作用。在該實施例中，電能通過流體層間接施加到浸沒材料。

在該方法的一個實施例中，水體的基本上所有的流體被從所述處理區域排出到所述處理區域之外面，使得施加電能促使提供通過所述材料的電流。在該實施例中，電能被直接施加到浸沒材料。

根據本發明的另一方面，這通過一種用於通過施加電能在如海底的水體底部處理浸沒材料的設備來實現，其中，所述設備包括：電極，被配置為設置在靠近材料的處理區域中，用於提供通過材料的電流；以及用於在施加電能之前，將水體的流體從處理區域排出到處理區域之外的裝置。

在設備的一個實施例中，用於排出所述水體的流體的裝置包括設置在所述電極附近的電絕緣體。

在設備的一個實施例中，用於排出所述水體的流體的裝置包括設置在所述電極附近的排出口，用於在壓力下在處理區域中引入電絕緣流體。

在一個實施例中，該設備包括填充有電絕緣流體的容器，該容器與排出口流體連接。電絕緣流體可以用任何合適的裝置加壓，例如，泵。

在一個實施例中，該設備包括屏蔽構件，屏蔽構件圍繞所述處理區域設置，用於將所述電絕緣流體保持在所述處理區域中。

在一個實施例中，該設備包括測量裝置，該測量裝置設置在所述處理區域中，用於測量所述處理區域中的導電率。

在該設備的實施例中，電極包括一對同心電極。當在施加電能之前，水體的流體層保持在浸沒材料的頂部時，這對同心電極特別有用。如上所述，然後，可以在浸沒材料的頂部的水體的流體層中產生衝擊波。這種衝擊波對浸沒材料具有使其破碎的作用。

本發明還涉及一種包括在說明書中描述和/或在附圖中所示的一個或多個特性特徵的設備。

本發明還涉及一種包括在說明書中描述和/或在附圖中所示的一個或多個特性特徵的方法。

可以組合本專利中討論的各個方面，以提供額外的優點。

附圖說明

將參考示意圖中所示的實施例進一步闡明本發明，其中，示出了：

圖1示出了在執行現有技術方法時處理區域中的電極的側視圖；

圖2示出了在執行根據本發明的方法時處理區域中的電極的側視圖；

圖3示出了用於通過施加電能在海底處理浸沒材料的根據本發明的設備的側視圖；以及

圖4示出了根據本發明的設備的另一實施例的側視圖。

具體實施方式

圖1示出了在執行現有技術方法時處理區域中的電極1的側視圖。處理區域填充有海水4。由於海水的導電性，電極1之間的放電12循著通過海水的路徑，因此，不具有破碎浸沒材料6的期望效果。

圖2示出了在執行根據本發明的方法時處理區域2中的電極1的側視圖。電極1設置在水體4底部的材料6附近。此處，電極1不接觸材料6。通過施加電能來處理在海底的浸沒材料6，示出為火花12。在施加電能之前，將海水3從處理區域2排出(參見圖3和4)(即，去除)到處理區域2之外。結果，電能在海底的破碎材料方面更為有效。通常，在海底的材料6包括巖石。

圖3示出了用於通過施加電能在海底處理浸沒材料6的根據本發明的設備的側視圖。通過在處理區域2中引入電絕緣體5，使水體4的流體從處理區域2排出。電絕緣體是用於在施加電能之前使水體4的流體從處理區域2排出到處理區域之外的設備的示例。電絕緣體5被設置在電極1附近。在此處，電絕緣體5在電極1之間延伸。在這種情況下，電絕緣體5與在海底的材料6接觸。

在虛線處，電絕緣體5被示為處於水體的流體部分地從處理區域排出到處理區域的外面的位置。在電絕緣體5的該位置，在施加電能之前，水體的流體層保持在浸沒材料的頂部。通過這種方式，可以在浸沒材料的頂部在水體的流體層中產生衝擊波。然後，這種衝擊波對浸沒材料具有其影響。在該實施例中，電能通過流體層間接施加到浸沒材料。

圖4示出了根據本發明的設備的另一實施例的側視圖。該設備設置有噴嘴8，作為用於在施加電能之前使水體4的流體從處理區域2排出到處理區域2的外面的裝置。噴嘴8設置為在電極1附近。噴嘴在處理區域2內的壓力下引入電絕緣流體7。電絕緣流體7使水體4的流體從處理區域2排出到處理區域2的外面。在壓力下的電絕緣流體具有低導電率，特別是低於500ms/m，更特別地低於50ms/m。

在這種情況下，在現場產生電絕緣流體。為了存儲絕緣流體7，該設備包括填充有電絕緣流體7的容器9。容器9與噴嘴8流體連接。絕緣流體7通過任何合適的裝置加壓。

作為選擇，該設備具有用於將電絕緣流體7保持在處理區域2中的屏蔽構件10。屏蔽構件10圍繞處理區域2設置，用於將電絕緣流體7保持在處理區域2中。

作為另一選擇，該設備包括用於測量處理區域2中的導電率的測量裝置11。測量裝置11設置在處理區域2中。

用虛線示出以下可能性：水體的流體部分地從處理區域排出到處理區域的外面，使得在施加電能之前，水體的流體層保持在浸沒材料的頂部。通過這種方式，可以在浸沒材料的頂部在水體的流體層中產生衝擊波。然後，這種衝擊波對浸沒材料6具有其影響。在該實施例中，電能通過流體層間接施加到浸沒材料6。

在包括以上說明書和附圖，以說明本發明的一些實施例，而非限制保護範圍之後，這也是顯而易見的。從本公開開始，對於本領域技術人員而言，在本發明的保護範圍內和本質內並且是現有技術和該專利的公開內容的明顯組合的很多實施例將是顯而易見的。