[發明專利]基于電脈沖激發超臨界CO2

在審

• 申請號: 202010597084.7
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111608631A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 王海東;陳學習;程志恒;楊濤;秦洪巖;李雪冰;張鳳巖
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21C37/14;E21F7/00
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 王東煜

1.一種基于電脈沖激發超臨界CO₂壓裂煤儲層的裝置，包括煤礦井下超臨界CO₂發生裝置和高壓電脈沖發生裝置，其特征是所述的煤礦井下超臨界CO₂發生裝置，包括空壓機（1）、液態二氧化碳槽車（2）、液態二氧化碳加注裝置（3）、第一電磁閥（4）和第二電磁閥（5），所述的液態二氧化碳槽車（2）的出液口上裝設有第一電磁閥（4），第一電磁閥（4）的出口通過管路與液態二氧化碳加注裝置（3）的進液口連接；所述的空壓機（1）的出氣管上裝設有第二電磁閥（5），第二電磁閥（5）的出氣口通過管路與液態二氧化碳加注裝置（3）的進氣口連接；第一電磁閥（4）與電控箱（17）的對應接口連接；

所述的高壓電脈沖發生裝置，包括高壓電脈沖儀（6）、壓力表（7）、電極（8）、加注頭（9）、超臨界二氧化碳生成筒體（10）、水力封隔器（11）和高壓水泵（12），所述的壓力表（7）裝設在超臨界二氧化碳生成筒體（10）外壁上；所述的超臨界二氧化碳生成筒體（10）后端有內螺紋，加注頭（9）以螺紋連接在超臨界二氧化碳生成筒體（10）的后端，超臨界二氧化碳生成筒體（10）前端穿過水力封隔器（11）的中心孔，且與水力封隔器（11）固定連接；所述的電極（8）裝設在超臨界二氧化碳生成筒體（10）內，其后端與加注頭（9）固定連接；所述的水力封隔器（11）的外徑與煤層工作面上的鉆孔（13）的內徑相同；所述的高壓水泵（12）的出水口通過管路與水力封隔器（11）上的進水口連接，封孔器壓力表（14）裝設在高壓水泵（12）出水口的管路上，在高壓水泵（12）上裝設有高壓水泵開關（15）；所述的高壓電脈沖儀（6）通過脈沖儀電控箱（16）控制，高壓電脈沖儀（6）通過導線穿過加注頭（9）與電極（8）連接；所述的加注頭（9）的加注口通過管路與液態二氧化碳加注裝置（3）的出液口連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于電脈沖激發超臨界CO₂壓裂煤儲層的裝置，其特征在于測定方法實施依次包括以下步驟：

步驟一：在煤礦采掘工作面通過鉆機施工一長度為50m-100m 的鉆孔（13），鉆孔（13）的直徑為?113；將超臨界二氧化碳生成筒體（10）和水力封隔器（11）插設在鉆孔（13）內，水力封隔器（11）的外徑與煤層工作面上的鉆孔（13）的內徑相同；

步驟二：打開高壓水泵開關（15）通過高壓水泵（12）給水力封隔器（11）內注入高壓水，當封孔器壓力表（14）顯示壓力為20MPa后停止注水，完成對鉆孔（13）的封孔；封孔后通過空壓機（1）及液態二氧化碳加注裝置（3）將液態二氧化碳槽車（2）內的液態二氧化碳經加注頭（9）注入鉆孔（13）內，常溫下注入壓力為8-10MPa，直到鉆孔（13）注滿且壓力表（7）顯示數值為8-10MPa時，加注停止；

步驟三：輸入380V～50HZ交流電給高壓電脈沖儀（6）蓄能后，通過脈沖儀電控箱（16）控制電極（8）放電，電極（8）電壓可達10KV～50KV，功率10KW～30KW，單次脈沖能量25KJ～100KJ；電容值200μF～1000Μf；通過電極（8）的脈沖放電加熱鉆孔（13）內液態二氧化碳，液態二氧化碳瞬間受熱后生成超臨界二氧化碳介質，該介質壓力可達70～150MPa以上，高壓超臨界二氧化碳作用在鉆孔（13）壁上產生裂縫；

步驟四：高壓電脈沖儀（6）重新蓄能，重復步驟三，直至鉆孔（13）內液態二氧化碳壓力降至7MPa以下，停止壓裂。