[發明專利]一種煤層氣層射孔多脈沖組合式壓裂裝置

在審

• 申請號: 201910294246.7
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109915080A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 高祥;吳晉軍;杜芳利;王穎;楊婕;王蕾;王欣鈺;馬自鈺;趙君忠
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/1185;E21B43/263
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

一種煤層氣層射孔多脈沖組合式壓裂裝置，包括撞擊起爆器，撞擊起爆器下接射孔槍管,射孔槍管內有框型彈藥架，框型彈藥架上裝載射孔彈，射孔彈與低爆速液體炸藥間通過膠囊隔離，安全引爆低爆速液體炸藥；復合射孔器下接爆燃轉換器，爆燃轉換器下接I級推進裝置，I級推進裝置中央為中心鋁管，中心鋁管下接延時點火裝置，延時點火裝置下接Ⅱ級推進裝置，當中心鋁管外壁溫度達到推進劑燃點，推進劑產生大量高溫高壓氣體通過脈沖式加載方式作用煤層，使裂縫快速延伸；Ⅱ級推進裝置下接連接桿，連接桿內部為導爆索，連接桿下部接射孔器，射孔器連接測壓尾堵，反映壓裂過程火藥爆燃壓力變化；具有一次處理多層煤層，能量利用率高，節約成本的優點。

技術領域

本發明涉及低滲煤層氣開發技術領域，特別涉及一種煤層氣層射孔多脈沖組合式壓裂裝置。

背景技術

我國低滲煤層地質特征的復雜性與煤層氣主要以吸附態賦存是煤層氣開發的主要難點。首先將煤層氣從煤巖中解吸，然后通過煤巖的基質和微孔隙進行擴散，最后在割理和裂縫中滲流達到井底。其獨特的開采方式為排水-降壓-解吸-滲流，雖然水力壓裂依然是煤層氣開發儲層改造的主體技術；但水力壓裂存在的主要問題是需要大排量，低砂比施工，導致裂縫高度難以控制，形成的裂縫較短，不能溝通更多的煤層割理，支撐劑大部分沉到了夾層，壓裂液對煤層造成的損害等；煤層氣井一般井較淺，多數小于1000m，有層多、層薄、夾層較大、施工較復雜等特點，另外，與油氣井地層特征相比，煤地層一般破裂壓力較低，地層塑性較強，水敏性較強，都給水力壓裂措施的有效性帶來難題。如何有效提高煤氣層滲透性和基質孔隙的連通性，創造有利煤層氣解吸的環境和條件，促進煤層氣有效解吸出來的方法是研究問題的關鍵。多脈沖壓裂是利用固體、液體火藥在目的地層燃燒產生大量的高溫、高壓氣體快速膨脹壓裂地層，以脈沖加載作用使地層隨機產生多裂縫體系，并溝通更多的天然裂縫，提高和改善地層滲透性，達到增產的目的。目前，煤層氣多脈沖壓裂技術得到進一步試驗和應用，雖取得初步效果，但常規的高能氣體壓裂裝置能量利用率不高，一次裝同種燃速的藥且裝藥量有限，若藥量過多，易造成近井地帶坍塌，壓實作用，同時現有裝置一次實施只能改造一層，無法實現一次下入多層改造，經濟效益不高，已無法滿足實現煤層氣井的高產、穩產的目標。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種煤層氣層射孔多脈沖組合式壓裂裝置，能夠有效控制藥量，通過多級脈沖壓力對煤層實施多次連續的脈沖加載壓裂作用，促使煤層裂縫的快速延伸與拓展，產生和形成較長的多裂縫網絡體系，可一次下入多層改造，提高了技術的可操作性和實用性，經濟效益高，實現煤層氣井的高產、穩產的優點。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種煤層氣層射孔多脈沖組合式壓裂裝置，包括撞擊起爆器1，撞擊起爆器1下部連接射孔槍管14,射孔槍管14內部設置有框型彈藥架13，框型彈藥架13上裝載射孔彈；射孔槍管14的凹槽內嵌有膠囊包裹的低爆速液體炸藥2,所述射孔槍管14、框型彈藥架13、低爆速液體炸藥2共同構成復合射孔器15；復合射孔器15下部連接爆燃轉換器3，所述爆燃轉換器3下接Ⅰ級推進裝置；I級推進裝置下部連接延時點火裝置6；延時點火裝置6下部接Ⅱ級推進裝置，Ⅱ級推進裝置下部連接有連接桿7，連接桿7為無縫鋼管，連接桿7內部設置有導爆索10；連接桿7下部接射孔器8，所述射孔器8連接測壓尾堵9。

所述I級推進裝置包括I級中心鋁管12A，I級中心鋁管12A內部中心設置有Ⅰ級輔助點火藥5A，I級中心鋁管12A內表面覆有阻燃層，I級中心鋁管12A外側設置有I級推進劑4。

所述Ⅱ級推進裝置包括Ⅱ級中心鋁管12B，Ⅱ級中心鋁管12B內部中心設置有Ⅱ級輔助點火藥5B，Ⅱ級中心鋁管12B內表面覆有阻燃層，Ⅱ級中心鋁管12B外側設置有Ⅱ級推進劑11。

所述Ⅰ級推進劑4為高燃速復合火藥，壓力為0～20MPa，燃速為u＝1.8912p^0.9840。