[發明專利]井下多級智能高壓氣體脈沖壓裂地層裝置及其方法

有效

• 申請號: 201410159302.3
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103982168B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 馬鐵華;崔春生;裴東興;范錦彪;祖靜;李新娥;姚舜才;張紅艷;梁志劍;陳昌鑫;肖文聰;徐鵬;靳鴻;沈大偉;張瑜
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: E21B43/263
• 分類號: E21B43/263
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 李富元

1.一種井下多級智能高壓氣體脈沖壓裂地層裝置，每級包括有：智能壓力編碼起爆器、點火雷管、導爆索、含能材料、壓裂裝藥機械外筒、承壓破膜組件、氣體混合篩管組件、高壓氣體、高壓氣體機械外筒、注泄氣組件、泄壓篩筒、泄壓堵片、下堵頭，以及該裝置的軟件系統，特征在于：所述的該裝置是采用多級智能高壓氣體脈沖壓裂器串接組合成井下地層進行壓裂的裝置，該裝置的多級智能高壓氣體脈沖壓裂器在各自的智能壓力編碼起爆器控制下，依據設定的工作模式逐級適時起爆產生大量高壓氣體，在井內或地層的孔眼內形成一個動態高壓脈沖壓力源，在這種動態高壓脈沖壓力的作用下，地層開裂形成多條裂縫，增加地層的滲透性，使地層內的資源更容易被開采。

2.根據權利要求1所述的井下多級智能高壓氣體脈沖壓裂地層裝置，特征在于：所述的該裝置進行：

a.?編程設定：多級智能壓力編碼起爆器編程設定；

b.?組裝與聯調:井下多級智能高壓氣體脈沖壓裂地層裝置在地面組裝，組裝后進行裝置聯調以備用。

3.根據權利要求1所述的井下多級智能高壓氣體脈沖壓裂地層裝置，特征在于：

a.所述該井下多級智能高壓氣體脈沖壓裂地層裝置中的多級智能壓力編碼起爆器發出起爆命令之前，含能材料、高壓氣體兩種能量源處于不同的容器中被隔離放置，含能材料存放在壓裂裝藥機械外筒中，高壓氣體存放在高壓氣體機械外筒中，壓裂裝藥機械外筒和高壓氣體機械外筒之間由承壓破膜組件隔離，高壓氣體機械外筒的另一端安裝有另外一套壓力破膜，含能材料選擇固體火藥或液體火藥、或其他含能材料，高壓氣體選擇CO₂、或N₂、或其他氣體；

b.所述的該裝置的壓裂裝藥機械外筒中的含能材料被點燃后產生大量高溫高壓氣體，隨著燃燒的持續該高溫高壓氣體產生的壓力值超過壓裂裝藥機械外筒和高壓氣體機械外筒之間的破膜片的壓力閾值，該高溫高壓氣體沖破破膜片進入高壓氣體機械外筒內，高溫高壓氣體與高壓氣體機械外筒中的高壓氣體混合以后成為混合高溫高壓氣體，沖破高壓氣體機械外筒另一端的另外一套壓力破膜，進而推開泄壓篩筒上的泄壓堵片，混合高溫高壓氣體進入井內開始壓裂地層。

4.根據權利要求1所述的井下多級智能高壓氣體脈沖壓裂地層裝置，特征在于：所述的該裝置起爆由多級智能壓力編碼起爆器根據測試到的井內動態壓力的變化，選擇合適的時機開始起爆，該時機通過對智能壓力編碼起爆器編程進行設置或調節，編程設置選擇預先設置，編程調節選擇在前一級智能壓力編碼起爆器產生壓力脈沖的下降沿開始起爆，或根據實時采集到的起爆壓力信號特征使本級智能高壓氣體脈沖壓裂器起爆。

5.根據權利要求1所述的井下多級智能高壓氣體脈沖壓裂地層裝置，特征在于：

a.所述的智能壓力編碼起爆器具有高速采樣和低速采樣不同的工作狀態，選擇根據井內壓力信號的特征改變自身的采樣率；

b.所述的智能高壓氣體脈沖壓裂器選擇單級使用、或多級級聯使用；

c.所述的多級智能高壓氣體脈沖壓裂器在井下環空產生的動態高壓脈沖壓力是多級動態高壓脈沖壓力；

d.所述的泄壓篩筒泄壓孔上設置有密封泄壓堵片。

6.一種井下多級智能高壓氣體脈沖壓裂地層方法，特征在于：所述的該方法是采用多級智能高壓氣體脈沖壓裂器串接組合裝置進而對井下地層進行壓裂的方法，所述采用的裝置的多級智能高壓氣體脈沖壓裂器在各自的智能壓力編碼起爆器控制下，依據設定的工作模式逐級適時起爆產生大量高壓氣體，在井內或地層的孔眼內形成一個動態高壓脈沖壓力源，在這種動態高壓脈沖壓力的作用下，地層開裂形成多條裂縫，增加地層的滲透性，使地層內的資源更容易被開采。

7.根據權利要求6所述的井下多級智能高壓氣體脈沖壓裂地層方法，特征在于：所述的該方法采用的裝置進行：

a.?編程設定：多級智能壓力編碼起爆器編程設定；

b.?組裝與聯調:井下多級智能高壓氣體脈沖壓裂地層裝置在地面組裝，組裝后進行裝置聯調以備用。