Método y sistema para la fabricación y el suministro de un explosivo en emulsión.

Un método para fabricar y suministrar un explosivo en emulsión,

comprendiendo dicho método:

proveer un sistema de fabricación y de suministro de emulsión continuo y combinado (10);

transportar una fase de solución de oxidante a dicho sistema de fabricación y de suministro de emulsión (10) auna presión predeterminada inicial;

transportar un combustible a dicho sistema de fabricación y de suministro de emulsión (10) a una presiónpredeterminada inicial;

caracterizado por

utilizar una porción de dichas presiones predeterminadas iniciales para formar un explosivo en emulsión a partirde dicha fase de solución de oxidante, dicho combustible y un emulsionante;

proveer una presión residual útil a partir de dichas presiones predeterminadas iniciales a continuación de laformación de dicho explosivo en emulsión; y

utilizar dicha presión residual para suministrar dicho explosivo en emulsión a una ubicación predeterminada sin lanecesidad de entrada mecánica o de presión adicional una vez que se ha formado dicho explosivo en emulsión.

Método y sistema para la fabricación y el suministro de un explosivo en emulsión

Antecedentes y técnica relacionada La presente invención se refiere, en general, a explosivos y sistemas de suministro de explosivos y, más en particular, a un método y sistema para la fabricación, sensibilización y suministro de un explosivo en emulsión, ya sea en el sitio, en una planta, o bien en otra ubicación prevista.

En la técnica se conocen sistemas de fabricación y de suministro de explosivo en emulsión en el sitio. Estos sistemas utilizan varios ingredientes en fase de solución de oxidante y de combustible, junto con varios sensibilizadores, agentes de reducción de densidad y otros ingredientes, para formar un explosivo en emulsión. El sistema utilizado para formar la emulsión y para preparar la misma para su suministro comprende normalmente varias combinaciones de bombas mecánicas, mezcladoras y otros sistemas. Además, una vez que se forma la emulsión, se requiere de una bomba de suministro mecánico, tal como una bomba de cavidad progresiva, para suministrar realmente la emulsión. La bomba de suministro mecánico recibe la emulsión formada y tiene la función de transportar de manera mecánica la emulsión a la ubicación prevista, tal como en sentido descendente más allá de un orificio de perforación.

Normalmente, en el punto de suministro, la emulsión se sensibiliza o se está volviendo sensible como un explosivo en emulsión. Por lo tanto, cualquier entrada mecánica en el explosivo en emulsión, tal como la entrada mecánica a partir de una bomba de suministro, aumenta de manera no deseable los riesgos implicados en el suministro. Además, la adición de una bomba de suministro aumenta de manera significativa el coste en el transporte del

explosivo en emulsión hasta la ubicación prevista.

Sumario El documento US 4 491 489 divulga un método y unos medios para fabricar un explosivo en forma de emulsión.

En vista de los problemas y de las deficiencias inherentes en la técnica anterior, la presente invención busca superar estos mediante la provisión de un sistema de fabricación y de suministro de emulsión, donde se usa un sistema de suministro sin bomba para transportar o suministrar el producto en emulsión final.

De acuerdo con la invención, tal como se realiza y se describe ampliamente en el presente documento, la presente invención presenta un método para la fabricación y el suministro de un explosivo en emulsión que tiene una fase de solución de oxidante discontinua, una fase de combustible continua y un emulsionante, comprendiendo el método:

(a) proveer un sistema de fabricación de emulsión; (b) transportar una fase de solución de oxidante al sistema de fabricación de emulsión a una presión predeterminada; (c) transportar una fase de combustible al sistema de fabricación de emulsión a una presión predeterminada; (d) formar una emulsión a partir de la solución de oxidante y las fases de combustible usando solo una porción de las presiones predeterminadas con el fin de proveer una presión residual útil después de la formación de la emulsión; y (e) utilizar la presión residual para suministrar de manera no mecánica la emulsión en una ubicación predeterminada.

La presente invención también presenta un método para formar y suministrar un explosivo en emulsión que tiene una fase de solución de oxidante discontinua, una fase de combustible continua y un emulsionante, preferiblemente como parte de la fase de combustible, donde el método comprende: (a) transportar una fase de solución de oxidante al interior de una cámara de mezclado a una presión predeterminada; (b) transportar una fase de combustible al interior de la cámara de mezclado, también a una presión predeterminada; (c) proveer un emulsionante en el interior de la cámara de mezclado; (d) dar lugar, de manera no mecánica, a que la fase de combustible y por lo menos una porción de la fase de solución de oxidante colisionen la una con la otra con suficiente fuerza para formar una emulsión en presencia del emulsionante; (e) someter a esfuerzo cortante, de manera no mecánica, la emulsión para fines de refinado adicional y para obtener una viscosidad deseada; y (f) suministrar, de manera no mecánica, la emulsión a una ubicación predeterminada mediante el uso de una presión residual de las etapas de transportar, dar

lugar a, y someter a esfuerzo cortante, siendo capaz la presión residual de suministrar la emulsión a la ubicación predeterminada sin la necesidad de entrada mecánica adicional.

La presente invención presenta de manera más específica un método para formar y suministrar un explosivo en emulsión que tiene una fase de solución de oxidante discontinua, una fase de combustible continua y un emulsionante, donde el método comprende: (a) transportar una fase de solución de oxidante a través de una primera boquilla al interior de una cámara de mezclado; (b) transportar una fase de combustible a través de una segunda boquilla al interior de la cámara de mezclado; (c) proveer un emulsionante en el interior de la cámara de mezclado;

(d) orientar las boquillas primera y segunda en una posición de contraposición, de tal modo que por lo menos una porción de la fase de solución de oxidante y la fase de combustible colisionen la una con la otra con suficiente fuerza 65 para formar una emulsión de combinación previa en presencia del emulsionante; (e) forzar la emulsión de combinación previa a través de una tercera boquilla; (f) dar lugar a que la emulsión que sale de la tercera boquilla colisione con una segunda porción de la fase de solución de oxidante que se está transportando a través de una cuarta boquilla con suficiente fuerza para formar una emulsión más equilibrada en oxígeno; (g) forzar la emulsión a través de una quinta boquilla para espesar y refinar la emulsión; (h) someter a esfuerzo cortante la emulsión para lograr una viscosidad deseada y formar un producto en emulsión listo para su suministro; y (i) suministrar el producto en emulsión a una ubicación predeterminada, teniendo lugar las etapas de transportar a suficiente presión con el fin de efectuar las etapas de orientar, forzar y someter a esfuerzo cortante, así como proveer una presión residual capaz de suministrar el producto en emulsión a una ubicación predeterminada sin la necesidad de entrada mecánica adicional.

La presente invención presenta además un sistema para la fabricación y el suministro de una emulsión que comprende: (a) un sistema de fabricación de emulsión; (b) una primer fuente de presión configurada para transportar una fase de solución de oxidante al sistema de fabricación de emulsión a una presión predeterminada; (c) una segunda fuente de presión configurada para transportar una fase de combustible al sistema de fabricación de emulsión, usando el sistema de fabricación de emulsión solo una porción de la presión predeterminada para formar

una emulsión de las fases de combustible y de solución de oxidante con el fin de proveer una presión residual útil; y

(d) un sistema de suministro no mecánico configurado para utilizar la presión residual para suministrar el producto en emulsión a una ubicación predeterminada.

La presente invención presenta, más adicionalmente, un sistema para formar y suministrar una emulsión que comprende: (a) una primera fuente de presión configurada para transportar una fase de solución de oxidante al interior de una primera cámara de mezclado; (b) una segunda fuente de presión configurada para transportar una fase de combustible al interior de la primera cámara de mezclado, incluyendo la fase de combustible un emulsionante; (c) unos medios para combinar, de manera no mecánica, por lo menos una porción de la fase de solución de oxidante con la fase de combustible, donde se da lugar a que la fase de solución de oxidante colisione con la fase de combustible dentro de la primera cámara de mezclado y con suficiente fuerza para formar una emulsión en presencia del emulsionante; (d) unos medios para combinar, de manera no mecánica, la emulsión con una segunda porción de la fase de solución de oxidante, donde se da lugar a que la emulsión colisione con la segunda porción de la fase de solución de oxidante dentro de una segunda cámara de mezclado con suficiente fuerza y energía para formar una emulsión más equilibrada en oxígeno; (e) unos medios para refinar y tratar la emulsión para formar un producto en emulsión listo para su suministro; y (f) un sistema de suministro no mecánico configurado para suministrar el producto en emulsión a una ubicación predeterminada usando una presión residual a partir de las fuentes de presión primera y segunda.

1. Un método para fabricar y suministrar un explosivo en emulsión, comprendiendo dicho método:

proveer un sistema de fabricación y de suministro de emulsión continuo y combinado (10) ; transportar una fase de solución de oxidante a dicho sistema de fabricación y de suministro de emulsión (10) a una presión predeterminada inicial; transportar un combustible a dicho sistema de fabricación y de suministro de emulsión (10) a una presión predeterminada inicial;

caracterizado por

utilizar una porción de dichas presiones predeterminadas iniciales para formar un explosivo en emulsión a partir de dicha fase de solución de oxidante, dicho combustible y un emulsionante;

proveer una presión residual útil a partir de dichas presiones predeterminadas iniciales a continuación de la formación de dicho explosivo en emulsión; y utilizar dicha presión residual para suministrar dicho explosivo en emulsión a una ubicación predeterminada sin la necesidad de entrada mecánica o de presión adicional una vez que se ha formado dicho explosivo en emulsión.

2. El método de la reivindicación 1, donde dicho combustible comprende una fase de combustible, con dicho emulsionante estando contenido dentro de dicho combustible e introducido en dicho sistema de fabricación y de suministro de emulsión (10) a través de dicho combustible.

3. El método de la reivindicación 1, donde dicho emulsionante se suministra directamente al sistema de fabricación y

de suministro de emulsión (10) en una ubicación predeterminada para mezclarse con dicho combustible y dicha fase de solución de oxidante.

4. El método de la reivindicación 1, donde la fase de solución de oxidante se transporta al interior de una cámara de mezclado (284) a la presión predeterminada inicial; el combustible se transporta al interior de dicha cámara de mezclado (284) a la presión predeterminada inicial; el emulsionante se provee en dicha cámara de mezclado (284) ; dando lugar, de manera no mecánica y bajo la influencia de dichas presiones predeterminadas iniciales, a que dicho combustible, por lo menos una porción de dicha fase de solución de oxidante y dicho emulsionante colisionen la una con la otra con la suficiente fuerza para formar un explosivo en emulsión, proveyendo la presión residual útil a partir

de dichas presiones predeterminadas iniciales a continuación de la formación de dicho explosivo en emulsión; someter a esfuerzo cortante, de manera no mecánica y bajo la influencia de dicha presión residual, dicho explosivo en emulsión para propósitos de refinado adicional y para obtener una viscosidad deseada; y suministrar, de manera no mecánica y bajo la influencia de dicha presión residual, dicho explosivo en emulsión a una ubicación predeterminada.

5. El método de la reivindicación 4, donde dicha provisión de un emulsionante en dicha cámara de mezclado (284) comprende contener dicho emulsionante en dicho combustible, existiendo dicho combustible de este modo como una fase de combustible, y de este modo dicho transporte de un emulsionante comprende el transporte de una fase de combustible al interior de dicha cámara de mezclado (284) .

6. El método de la reivindicación 4, donde dicha provisión de un emulsionante en dicha cámara de mezclado (284) comprende la introducción de dicho emulsionante en una ubicación predeterminada, donde dicho emulsionante se introduce directamente en dicha cámara de mezclado (284) .

7. El método de la reivindicación 4, donde dicho transporte de dicha fase de solución de oxidante comprende el transporte a través de una primera boquilla (272) .

8. El método de la reivindicación 7, donde dicho transporte de dicho combustible comprende el transporte a través de una segunda boquilla (280) , estando dichas boquillas primera y segunda (272, 280) contrapuestas una a otra

para efectuar dicha acción de dar lugar a que, de manera no mecánica, por lo menos una porción de dicha fase de solución de oxidante y dicho combustible colisionen la una con el otro, en presencia de dicho emulsionante.

9. El método de la reivindicación 4, donde dicha acción de dar lugar comprende el transporte de dicha fase de solución de oxidante y dicho combustible de manera simultánea a través de una mezcladora estática (432) , en presencia de dicho emulsionante, para formar dicha emulsión.

10. El método de la reivindicación 4, donde dicha cámara de mezclado (284) está configurada con uno o más estatores o deflectores y donde se da lugar a que dicha fase de solución de oxidante y dicho combustible colisionen indirectamente la una con el otro, en presencia de dicho emulsionante, deflectándose con respecto a los estatores

tras la entrada en dicha cámara de mezclado (284) .

11. El método de la reivindicación 4, que además comprende el transporte de dicha emulsión al interior de una segunda cámara de mezclado (318) .

12. El método de la reivindicación 11, que además comprende el transporte de una segunda porción de dicha fase 5 de solución de oxidante al interior de dicha segunda cámara de mezclado (318) .

13. El método de la reivindicación 12, que además comprende dar lugar, de manera no mecánica, a que dicha emulsión colisione con dicha segunda porción de dicha fase de solución de oxidante para producir una emulsión más equilibrada en oxígeno.

14. El método de la reivindicación 13, donde se da lugar a que dicha emulsión y dicha segunda porción de dichas fases de solución de oxidante colisionen indirectamente la una con la otra al ser deflectadas con respecto a uno o más estatores que existen dentro de dicha segunda cámara de mezclado (318) .

15. El método de la reivindicación 4, que además comprende el refinado de dicha emulsión antes de su suministro.

16. El método de la reivindicación 15, donde dicho refinado comprende el espesado y la estabilización de dicha emulsión.

17. El método de la reivindicación 15, donde dicho refinado comprende la sensibilización de dicha emulsión mediante la reducción de su densidad.

18. El método de la reivindicación 1, donde la fase de solución de oxidante se transporta a través de una primera

boquilla (272) al interior de una cámara de mezclado (284) a la presión predeterminada inicial; 25 la fase de combustible se transporta a través de una segunda boquilla (280) al interior de dicha cámara de mezclado (284) a la presión predeterminada inicial; las boquillas primera y segunda (272, 280) se orientan en una posición de contraposición, de tal modo que por lo menos una porción de dichas fases de solución de oxidante y de combustible colisionen la una con la otra, bajo la influencia de dichas presiones predeterminadas iniciales, con una fuerza suficiente para formar una emulsión de combinación previa en presencia de un emulsionante; proveer una presión residual útil a partir de dichas presiones predeterminadas iniciales a continuación de la formación de dicha emulsión de combinación previa; y el método comprende además: utilizar dicha presión residual útil para forzar dicha emulsión de combinación previa a través de una tercera boquilla (290) ;

utilizar dicha presión residual útil para dar lugar a que dicha emulsión de combinación previa que sale de dicha tercera boquilla (290) colisione con una segunda porción de dicha fase de solución de oxidante que se está transportando a través de una cuarta boquilla (314) , a una presión predeterminada inicial, con la suficiente fuerza para formar una emulsión más equilibrada en oxígeno, contribuyendo dicha presión predeterminada a partir de dicha segunda porción de dicha fase de solución de oxidante a dicha presión residual; forzar dicha emulsión de combinación previa, bajo la influencia de dicha presión residual, a través de una quinta boquilla (322) para espesar y refinar dicha emulsión; someter a esfuerzo cortante dicha emulsión, bajo la influencia de dicha presión residual, para lograr una viscosidad deseada y para formar un producto en emulsión listo para su suministro.

19. El método de la reivindicación 18, que además comprende la sensibilización de dicha emulsión antes de someterla a esfuerzo cortante mediante la introducción de un agente de reducción de densidad en la misma.

20. El método de la reivindicación 19, donde dicha sensibilización comprende la introducción de un elemento traza en dicha emulsión, donde dicho elemento traza comprende uno o más agentes químicos de gasificación, los cuales tienen la función de reaccionar para formar una pluralidad de burbujas en dicha emulsión, reduciendo de este modo su densidad.

21. El método de la reivindicación 19, donde dicha sensibilización comprende la introducción de un gas comprimido

en dicha emulsión, donde dicho gas comprimido tiene la función de introducir una pluralidad de burbujas en dicha 55 emulsión, reduciendo de este modo su densidad.

22. El método de la reivindicación 19, donde dicho agente de reducción de densidad se inyecta en dicha emulsión y dicho agente de reducción de densidad y dicha emulsión se transportan a través de una sexta boquilla (392) y se mezclan el uno con la otra.

23. El método de la reivindicación 19, donde dicho agente de reducción de densidad se inyecta en una de dichas fases de solución de oxidante, dicha fase de combustible, dicho emulsionante y dicha cámara de mezclado (284) .

24. El método de la reivindicación 18, que además comprende la colocación de un anillo de agua alrededor de dicha 65 emulsión para ayudar en dicho transporte hacia dicha ubicación predeterminada.

25. El método de la reivindicación 18, donde dichas etapas de transporte se logran mediante uno seleccionado de un grupo que consiste en una bomba (220) , un sistema de suministro de gravedad y un recipiente de presión.

26. El método de la reivindicación 18, donde se efectúa dicho esfuerzo cortante mediante uno seleccionado del

grupo que consiste en una válvula de esfuerzo cortante (330) , una serie de boquillas y una combinación de las mismas.

27. El método de la reivindicación 18, donde dicha ubicación predefinida se selecciona del grupo que consiste en un orificio de perforación, un receptáculo y una planta. 10

28. El método de la reivindicación 18, donde dichas boquillas comprenden una mezcladora estática incorporada en las mismas.

29. El método de la reivindicación 18, donde dichas boquillas pueden comprender diferentes tamaños, dependiendo 15 de los requisitos del sistema.

30. Un sistema para la fabricación y el suministro de un explosivo en emulsión que comprende:

un sistema de fabricación y de suministro de emulsión continuo y combinado 10;

una primera fuente de presión (16) configurada para transportar una fase de solución de oxidante a dicho sistema de fabricación y de suministro de emulsión (10) a una presión predeterminada inicial; una segunda fuente de presión (20) configurada para transportar una fase de combustible, que contiene un emulsionante, a dicho sistema de fabricación y de suministro de emulsión (10) a una presión predeterminada inicial; caracterizado por que dicho sistema de fabricación y de suministro de emulsión (10) usa solo una porción de dichas presiones predeterminadas iniciales para formar un explosivo en emulsión a partir de dicha solución de oxidante, dicha fase de combustible y dicho emulsionante con el fin de proveer una presión residual útil a partir de dichas presiones predeterminadas iniciales a continuación de la formación de dicho explosivo en emulsión; y por que el sistema para la fabricación y el suministro de un explosivo en emulsión comprende además:

un sistema de suministro (32) configurado para utilizar dicha presión residual para suministrar dicho explosivo en emulsión a una ubicación predeterminada sin la necesidad de entrada mecánica o de presión adicional una vez que se ha formado dicho explosivo en emulsión.

31. El sistema de la reivindicación 30, donde la primera fuente de presión (16) está configurada para transportar la fase de solución de oxidante al interior de una primera cámara de mezclado (284) a la presión predeterminada inicial; la segunda fuente de presión (20) está configurada para transportar la fase de combustible al interior de dicha primera cámara de mezclado (284) , a la presión predeterminada inicial; y

el sistema comprende además:

unos medios para combinar, de manera no mecánica, por lo menos una porción de dicha fase de solución de oxidante con dicha fase de combustible, donde se da lugar a que dicha fase de solución de oxidante colisione con dicha fase de combustible dentro de dicha primera cámara de mezclado (284) y con una fuerza suficiente 45 para formar una emulsión en presencia de dicho emulsionante usando solo una porción de dichas presiones predeterminadas iniciales con el fin de proveer una presión residual útil a partir de dichas presiones predeterminadas iniciales; unos medios para combinar, de manera no mecánica, dicha emulsión con una segunda porción de dicha fase de solución de oxidante, donde se da lugar a que dicha emulsión colisione con dicha segunda porción de dicha fase 50 de solución de oxidante dentro de una segunda cámara de mezclado (318) con una fuerza y energía suficientes para formar una emulsión más equilibrada en oxígeno; unos medios para refinar y tratar dicha emulsión para formar un producto en emulsión listo para su suministro.

32. El sistema de la reivindicación 31, donde dichos medios para combinar, de manera no mecánica, por lo menos 55 una porción de dicha fase de solución de oxidante con dicha fase de combustible comprenden:

una primera boquilla (272) configurada para transportar dicha fase de solución de oxidante; y una segunda boquilla (280) configurada para transportar dicha fase de combustible, estando dichas boquillas primera y segunda (272, 280) orientadas en una posición de contraposición la una con respecto a la otra con el

fin de dar lugar a que dicha fase de solución de oxidante colisione con dicha fase de combustible.

33. El sistema de la reivindicación 31, donde dichos medios para combinar, de manera no mecánica, por lo menos una porción de dicha fase de solución de oxidante con dicha fase de combustible comprenden una mezcladora estática.

34. El sistema de la reivindicación 31, donde dichos medios para combinar, de manera no mecánica, por lo menos una porción de dicha fase de solución de oxidante con dicha fase de combustible, comprenden una combinación de boquilla y de mezcladora estática, donde se da lugar a que dichas fases de solución de oxidante y de combustible se deflecten con respecto a una superficie en el interior de dicha primera cámara de mezclado (284) para formar dicha emulsión, de tal manera que colisionan indirectamente la una con la otra.

35. El sistema de la reivindicación 31, donde dichos medios para combinar, de manera no mecánica, dicha emulsión con una segunda porción de dicha fase de solución de oxidante comprenden:

una tercera boquilla (290) configurada para transportar dicha emulsión; y una cuarta boquilla (314) configurada para transportar una segunda porción de dicha fase de solución de oxidante, estando dichas boquillas tercera y cuarta (290, 314) orientadas en una posición de contraposición con el fin de dar lugar a que dicha emulsión colisione con dicha segunda porción de dicha fase de solución de oxidante en el interior de dicha segunda cámara de mezclado (318) .

36. El sistema de la reivindicación 31, donde dichos medios para combinar, de manera no mecánica, dicha emulsión con una segunda porción de dicha fase de solución de oxidante comprenden una mezcladora estática.

37. El sistema de la reivindicación 31, donde dichos medios para combinar, de manera no mecánica, dicha emulsión

con una segunda porción de dicha fase de solución de oxidante comprenden una combinación de boquilla y de mezcladora estática.

38. El sistema de la reivindicación 35, donde dichos medios para refinar comprenden una quinta boquilla (322)

configurada para recibir dicha emulsión a partir de dicha segunda cámara de mezclado (318) , donde dicha quinta 25 boquilla (322) tiene la función de refinar dicha emulsión mediante su espesado.

39. El sistema de la reivindicación 31, donde dichos medios para refinar comprenden un ajustador de viscosidad en forma de una válvula de esfuerzo cortante (330) configurada para recibir dicha emulsión e introducir un esfuerzo cortante en la misma con el fin de aumentar su viscosidad.

40. El sistema de la reivindicación 31, donde dichos medios para refinar dicha emulsión comprenden una sexta boquilla (392) configurada para mezclar un agente de reducción de densidad inyectado en dicha emulsión con el fin de formar una pluralidad de burbujas en la misma, reduciendo de este modo la densidad de, y sensibilizando, dicha emulsión antes de, y durante, el suministro.

41. El sistema de la reivindicación 31, donde dichas fuentes de presión primera y segunda (16, 20) se seleccionan del grupo que consiste en bombas de alta presión (220) , recipientes de presión y sistemas de liberación de gravedad.