[發明專利]一種拋物柱面聚能壓裂增加頁巖氣采收率的裝置

在審

• 申請號: 201810209890.5
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108571311A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 周海
• 申請（專利權）人: 重慶霓裳科技有限公司
• 主分類號: E21B43/263
• 分類號: E21B43/263;F42D3/04;F42B3/22
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一種拋物柱面聚能壓裂增加頁巖氣采收率的裝置，包括起爆裝置和氣體輸送裝置，起爆裝置包括聚能裝置、起爆電路和起爆器，聚能裝置包括將炸藥爆炸能量匯聚垂直向外射出的中聚能罩，中聚能罩為開口向外的拋物柱面。與現有技術相比，炸藥爆炸后，中聚能罩的爆炸能量集中在n個空間方位垂直向外擠壓爆炸壓裂區的頁巖，裂紋迅速貫通形成頁巖破裂帶，增加了頁巖的比表面積，從而有效增加了頁巖氣的解析速率及其采收率。同時，由于球冠形狀的左凸臺、右凸臺的向外凸起的聚能作用，進一步增強了聚能效應。

技術領域

本發明涉及增加頁巖氣采收率的裝置，特別涉及一種拋物柱面聚能壓裂增加頁巖氣采收率的裝置。

背景技術

頁巖氣是一種新興的潔凈能源，因其儲量大、開采周期長等特點而倍受關注。然而作為儲氣載體的頁巖體因其天然孔隙率小，滲透率低，95％的頁巖氣井需要通過人工致裂的方式增加頁巖體滲透率，方可有工業開采價值。

目前，人工致裂的方法主要包括兩類：一是水力壓裂方法、二是泡沫壓裂方法。水力壓裂方法主要通過向鉆孔中注入高壓液體達到致裂巖層的目的。按照具體的壓裂工藝，水力壓裂方法包括多級壓裂、清水壓裂、水力噴射壓裂等三種。多級壓裂是利用封堵球或限流技術分隔儲層不同層位進行分段壓裂的技術。清水壓裂是利用大量清水注入地層誘導產生導流裂縫的壓裂技術。水力噴射壓裂是利用高速和高壓流體攜帶砂體進行射孔并打開裂縫的壓裂技術。泡沫壓裂方法主要通過向鉆孔內注入高壓的液氣混合體達到致裂巖層的目的。根據氣體成分的不同，泡沫壓裂方法可以分為氮氣泡沫壓裂及二氧化碳泡沫壓裂等兩種。水力壓裂方法及泡沫壓裂方法在頁巖層壓裂過程中均存在難以克服的缺點：一是壓裂液中均配備有大量化學藥劑，對地層損害大；二是壓裂后期主裂縫貫通后，壓裂液的漏失較為嚴重；三是壓裂液的反排較慢。最主要的，頁巖氣的賦存形式以吸附氣為主，只有通過破碎的方法增加頁巖體的比表面積，才能增加吸附氣體的解析量，而上述兩類壓裂方法主要通過貫通巖體中的天然裂隙達到增產的目的，這與頁巖氣自身的賦存特性是不一致的。

中國專利CN102168543B公開了一種通過爆炸方式增加頁巖氣采收率的方法及裝置，所述裝置設置在頁巖氣井裸眼中包括輸藥起爆裝置和氣體輸送裝置，其中輸藥起爆裝置用于將其周圍的頁巖崩裂，氣體輸送裝置將由被崩裂的頁巖中滲出的頁巖氣輸送到地面；該方法和裝置存在炸藥爆炸能量分散、炸藥爆炸能量利用率低的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供克服上述技術問題的一種拋物柱面聚能壓裂增加頁巖氣采收率的裝置。

為了解決上述技術問題，本發明所述一種拋物柱面聚能壓裂增加頁巖氣采收率的裝置的技術方案如下：

一種拋物柱面聚能壓裂增加頁巖氣采收率的裝置，所述裝置設置在頁巖氣井裸眼中，所述裝置包括起爆裝置和氣體輸送裝置，起爆裝置用于將其周圍的頁巖崩裂，氣體輸送裝置將由被崩裂的頁巖中滲出的頁巖氣輸送到地面，所述起爆裝置包括起爆電路和起爆器，所述氣體輸送裝置包括右凸緣、隔離裝置、油氣管、孔狀進氣管；所述孔狀進氣管設置在所述隔離裝置與所述右凸緣之間，孔狀進氣管的一端設置在所述右凸緣的通孔中，另一端設置在隔離裝置上的通孔中；孔狀進氣管為帶有若干進氣孔的管，油氣管的一端設置在隔離裝置的通孔中，另一端與地面集氣裝置相連；所述起爆裝置還包括聚能裝置，所述聚能裝置包括將炸藥爆炸能量匯聚垂直向外射出的中聚能罩、設置在中聚能罩左側的左凸緣和套管；

所述中聚能罩包括中凹形外表面和中凹形內表面，所述中凹形外表面由n個形狀和尺寸相同且沿圓周均勻分布的、開口向外的拋物柱面組成，n為3、4、5、6、7或8；所述中凹形內表面由m個形狀和尺寸相同且沿圓周均勻分布的、開口向外的拋物柱面組成，m為3、4、5、6、7或8且m＝n；所述中凹形內表面的拋物柱面形成空腔；所述中聚能罩與左中凸緣和右中凸緣組成一個封閉空間，并在該空間內設置炸藥；所述中聚能罩的最大外徑為D_c，所述中聚能罩的長度為L_c；