升压机构110通入一个或多个冲压加速段124。冲压加速段124(或“段”)可以被段分离器机构126限制。段分离器机构126被配置成将经由一个或多个进气阀130允许进入段124的可燃气体混合物128保持在特定段124中。每个不同的段124可以具有不同的可燃气体混合物128。
[0038]段分离器机构126可以包括阀(诸如球阀)、隔膜、重力梯度、液体，或被配置成将不同的可燃气体混合物128大体上保持在其各自的段124内的其他结构或材料。在下文参照图3所描述的一个实施中，可以使用卷轴机构部署隔膜，从而允许在冲压加速器1022的操作期间在弹丸118穿透之后隔膜的相对快速重置。在其他实施中，发射管116可以布置在不垂直于当地垂线的角度，使得重力基于相对密度在不同的高度保持不同的可燃气体混合物128。例如，较轻的可燃气体混合物128在较重的可燃气体混合物128上方“浮动”，较重的可燃气体混合物128下沉或保留在发射管116的底部上。在另一实例中，在孔134的底部的流体可以提供密封，其允许导管136填充有可燃气体混合物128并且用作冲压加速段 124。
[0039]在这个图解中描绘由五个段分离器机构126(1)-(5)保持的四个段124(1)-(4)。当准备操作时，段124(1)-(4)中的每个填充有可燃气体混合物128(1)-(4)。在其他实施中，可以使用不同数量的段124、段分离器机构126等。
[0040]可燃气体混合物128可以包括一种或多种可燃气体。一种或多种可燃气体可以包括助燃剂或氧化剂。例如，可燃气体混合物128可以包括以2:1的比率的氢气和氧气。可以使用其他可燃气体混合物，诸如硅烷和二氧化碳。可以通过从环境大气、材料电解(诸如水)、从使用化学地反应以释放可燃气体的固体材料的固体或液体气体发生器、从先前存储的气体或液体等萃取来提供可燃气体混合物128。
[0041]可燃气体混合物128可以在段124之间相同或可以不同。这些差异包括化学成分、压力、温度等。例如，每个段124(1)-(4)中的可燃气体混合物128的密度可以沿着发射管116减少，使得段124(1)比段124(4)在更高的压力下保持可燃气体128。在另一实例中，段124(1)中的可燃气体混合物128(1)可以包括氧气和丙烷，而可燃气体混合物128(3)可以包括氧气和氢气。
[0042]一个或多个传感器132可以沿着冲压加速器102在一个或多个位置上进行配置。这些传感器可以包括压力传感器、化学传感器、密度传感器、疲劳传感器、应变仪、加速计、近距离传感器等。
[0043]冲压加速器102被配置成从发射管116的喷出端并且朝向地质材料106或其他地质材料106的工作面喷出弹丸118。在冲击后，可以形成孔134。喷出端为靠近孔134的冲压加速器102的部分。
[0044]可以一个接一个发射一系列弹丸118，以形成通过每个冲击长度上增加的孔。冲压加速器102可以将弹丸118加速到超高速。如在本公开中所使用，超高速包括在从冲压加速器发射管喷出或退出后大于或等于每秒2公里的速度。
[0045]在其他实施中，弹丸可以加速到非超高速。非超高速包括低于每秒2公里的速度。也可以基于弹丸118与地质材料106或其他地质材料106的相互作用表征超高速和非超高速。例如，超高速冲击以流体-流体类型的相互作用为特征，而非超高速冲击不以流体-流体类型的相互作用为特征。下文参照图6和7更详细地讨论这些相互作用。
[0046]在一些实施中，可以将导管136插入孔134中。导管136的内部可以是光滑的内螺纹，包括一个或多个导轨或其他导向特征等。导管136提供弹丸118的通路以从冲压加速器102前往正被钻孔的地质材料106的部分。导管136也可以用于防止沉降、指示钻孔路径、部署仪器、部署钻孔器等。因此，导管136可以沿着通过弹丸118的连续冲击而形成的钻孔路径138跟随。导管136可以包括诸如用螺纹、夹子等耦合在一起的多个段。导管136可以是圆形、椭圆形、矩形、三角形，或描述横截面的多面体。导管136可以包括一个或多个管或一个嵌套在另一个内的其他结构。例如，导管136可以包括内管和外管，其被同轴地安装，或内管紧靠着外管的一侧。
[0047]通过最小化与增加更多的导管136相关联的工作暂停，使用弹丸118的冲击形成孔134会导致比常规的钻孔增加的钻孔速度。例如，在重复如下之后，相隔距离104可以增加到零至数百英尺的距离。在使用几个弹丸118延长孔134之后，发射可以停止，同时一个或多个额外的导管136的段被插入。相比之下，常规的钻孔可能涉及每十英尺停下以增加钻管的新段，这会导致进展缓慢。
[0048]通过修改冲压加速器102的一个或多个发射参数、移动导管136等，可以改变钻孔路径138的方向。例如，通过推压孔134的壁、使导管136弯曲或倾斜到特定方向，导管136上的钻孔器可以施加侧压。
[0049]喷出物收集器140被配置成收集或捕获由一个或多个弹丸118的冲击引起的喷出物的至少一部分。喷出物收集器140可以被放置接近孔134的顶部，诸如耦合到导管136。
[0050]在一些实施中，钻夹头142可以机械耦合到导管136，使得导管136可以被升高、降低、旋转、倾斜等。因为通过弹丸118的冲击去除地质材料106，所以导管136的端部不携带与传统的机械钻孔技术相关联的负载。因此，与常规的钻孔相比，钻夹头142和冲压加速器系统可以将较少的扭矩施加到导管136。
[0051]冲压加速器102可以结合常规的钻孔技术来使用。这将在下文参照图2更详细地进行讨论。
[0052]在一些实施中，电子控制系统144可以耦合到冲压加速器102、一个或多个传感器132、弹丸118中的一个或多个传感器等。控制系统144可以包括一个或多个处理器、存储器、接口等，其被配置成促进冲压加速器102的操作。控制系统144可以耦合到一个或多个段分离器机构126、进气阀130和传感器132以协调冲压加速器102的配置来喷出弹丸118。例如，控制系统144可以将特定可燃气体混合物128填充到特定段124中，并且推荐特定弹丸118的类型使用以在特定地质材料106中形成特定孔134。
[0053]可以存在这里没有描绘的其他机构。例如，注入系统可以被配置成将一种或多种材料添加到弹丸118的尾部中。这些材料可以用于清洁发射管116、清洁导管136、去除杂物等。例如，可以将粉状二氧化硅注入弹丸118的尾部中，使得二氧化硅的至少一部分沿着发射管116向下被尾部拉动，进入孔134，或两者。
[0054]在一些实施中，漂移管可以定位在发射管116与导管136或孔134之间。漂移管可以被配置成为弹丸118提供两者之间的一致的通路。
[0055]图2图示通过冲压加速器钻孔至少部分地形成弯曲钻孔路径138的情况200。在这个图解中，工作现场202被示出在地平面204。在工作现场202，支撑结构206固定冲压加速器102。例如，支撑结构206可以包括井架、吊车、脚手架等。在一些实施中，冲压加速器102的总长度可以在75至300英尺之间。支撑结构206被配置成在发射期间在所需的方向上将发射管116保持在大致直线。通过在发射弹丸118期间最小化发射管116的偏转，施加在主体108上的侧向载荷减少。在一些实施中，多个冲压加速器102可以被移进和移出在孔134前面的位置以发射其弹丸118，使得一个冲压加速器102发射而另一个被装载。
[0056]根据特定任务，冲压加速器102可以被垂直地、成一定角度或水平地布置。例如，在钻井时，冲压加速器102可以被大体上垂直定位。相比之下，在掘进隧道时，冲压加速器102可以被大体上水平定位。
[0057]钻孔路径138可以被配置成沿着一个或多个曲率半径变曲或弯曲。可以至少部分地基于在内部运输弹丸118期间强加于导管136上的侧向载荷来确定曲率半径。
[0058]弯曲的能力允许钻孔路径138被定向成可以达到在地平面204下面的空间中的特定点，或避免特定区域。例如，钻孔路径138可以被配置成绕过地下水库。在这个图解中，钻孔路径138穿过地质层208的几层，到最终的目标深度210。在目标深度210，或在冲击期间在钻孔路径138中的其他点，可以分析由弹丸118的冲击引起的喷出物以确定钻孔路径138的端部穿过的各种地质层208的组成。
[0059]在一些实施中，冲压加速器102或其一部分可以延伸或放置在孔134内。例如，可以使冲压加速器102沿着导管136向下降低，并且发射可以在地平面下面的深度开始。在另一实施中，导管136或其一部分可以用作额外的冲压加速段124。例如，孔134中的导管136的下部可以填充有可燃气体以在冲击之前提供加速。
[0060]使用冲压加速器102钻孔可以结合常规的钻孔技术来使用。例如，冲压加速器102可以用于快速达到预先指定的目标深度210地平线。在这一点上，使用冲压加速器102可能会停止，并且常规的钻孔技术可以使用由弹丸118形成的孔134进行操作，诸如切割芯样等。一旦芯样或其他操作已经完成所需的距离，冲压加速器102的使用可能恢复并且额外的弹丸118可以用于增加钻孔路径138的长度。
[0061]在另一实施中，弹丸118可以用这样的方式成形，S卩，捕获或测量正在处理的地质材料106的材料特性或分析包括弹丸118的材料与地质材料106或其他靶材料之间的材料相互作用。弹丸118片段的样品可以从孔134收回，诸如通过钻芯和弹丸的恢复。此外，弹丸118中的传感器可以将信息传回到控制系统144。
[0062]图3图示段分离器机构126的一个实施的机构300。如上所述，几种技术和机构可以用于将不同的可燃气体混合物128保持在特定冲压加速器段124内。
[0063]这里描绘的机构300可以布置在特定段124的一个或多个端部。例如，机构300可以在这里示出的段124(1)与段124 (2)之间、在包含可燃气体混合物128(4)的段124 (4)的喷出端等。
[0064]在冲压加速器段124之间提