本發(fā)明涉及頁(yè)巖甲烷燃爆領(lǐng)域，尤其涉及頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置。

背景技術(shù)：

1、頁(yè)巖是一種沉積巖，成分復(fù)雜，但都具有薄頁(yè)狀或薄片層狀的節(jié)理，主要是由黏土沉積經(jīng)壓力和溫度形成的巖石，但其中混雜有石英、長(zhǎng)石的碎屑以及其他化學(xué)物質(zhì)。頁(yè)巖成分復(fù)雜，但都具有薄頁(yè)狀或薄片層狀的節(jié)理，但其中混雜有石英、長(zhǎng)石的碎屑以及其他化學(xué)物質(zhì)，根據(jù)其混入物的成分，可分為鈣質(zhì)頁(yè)巖、鐵質(zhì)頁(yè)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖、黑色頁(yè)巖、油母頁(yè)巖等，其中鐵質(zhì)頁(yè)巖可能成為鐵礦石，油母頁(yè)巖可以提煉石油，黑色頁(yè)巖可以作為石油的指示地層。

2、頁(yè)巖儲(chǔ)層石油主要以納米孔隙為儲(chǔ)集空間，滲透率在(0.001-1)×10md范圍內(nèi)，必須經(jīng)過(guò)體積改造后形成高度密集的網(wǎng)狀裂縫才能達(dá)到開采要求，在已授權(quán)的中國(guó)發(fā)明專利“公告號(hào)：cn114352253b，名稱：一種頁(yè)巖儲(chǔ)層甲烷多重原位燃爆壓裂方法”中，其通過(guò)以頁(yè)巖儲(chǔ)層中的甲烷作為燃料，通過(guò)在地面向井筒和復(fù)雜裂縫內(nèi)投放不同類型的助燃劑，與頁(yè)巖儲(chǔ)層內(nèi)的甲烷進(jìn)行原位混合，從而將傳統(tǒng)的燃爆壓裂的作業(yè)范圍從井筒拓展到頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了甲烷原位燃爆與儲(chǔ)層改造技術(shù)的相結(jié)合，同時(shí)，這種方式還可以最大程度的發(fā)揮甲烷原位燃爆的威力，進(jìn)而能顯著提高對(duì)儲(chǔ)層巖石的致裂效果，但是其主要以甲烷燃爆的威力在頁(yè)巖層形成壓裂縫隙網(wǎng)，而甲烷燃爆的威力受爆炸時(shí)甲烷濃度的影響，壓裂縫隙網(wǎng)形成的效果差異較大，且僅依靠甲烷燃爆的威力，需要消耗較多的甲烷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的甲烷消耗大且燃爆威力不穩(wěn)定的缺陷，提供頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置。

2、本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題：

3、本發(fā)明提供頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，包括壓裂管柱，

4、地面層和頁(yè)巖層，所述地面層和頁(yè)巖層處開設(shè)有開采井，所述壓裂管柱設(shè)置于開采井內(nèi)；

5、地面模組，所述地面模組連接與壓裂管柱上端，且所述壓裂管柱安裝于地面層頂部；

6、燃爆壓裂件，所述燃爆壓裂件兩端分別與輔助組件連接，所述輔助組件分別為左右兩部分，其中左側(cè)部分的所述輔助組件與壓裂管柱一端連接；

7、外接組件，所述地面模組與外接組件可拆卸的連接，所述外接組件用于向壓裂管柱內(nèi)輸送物料。

8、在本技術(shù)方案中，利用燃爆壓裂件可在甲烷燃爆時(shí)四散開，對(duì)周圍的頁(yè)巖層進(jìn)行輔助的破裂，形成效果更好的壓裂縫隙網(wǎng)，從而可增加甲烷燃爆的威力，減少甲烷資源的消耗。

9、較佳地，所述地面模組包括地面支撐架和多口連接座，所述地面支撐架頂部連接有多口連接座，所述壓裂管柱與多口連接座連通。

10、在本技術(shù)方案中，利用地面模組可在地面對(duì)壓裂管柱等結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作。

11、較佳地，所述燃爆壓裂件包括中心固定管，所述中心固定管兩側(cè)分別設(shè)有左固定管和右固定管，所述中心固定管和左固定管、中心固定管和右固定管之間通過(guò)燃爆壓裂組件連接；

12、所述左固定管和右固定管遠(yuǎn)離燃爆壓裂組件的一側(cè)分別與輔助組件連接。

13、在本技術(shù)方案中，利用燃爆壓裂件可以對(duì)周圍的頁(yè)巖層進(jìn)行輔助的破裂，形成效果更好的壓裂縫隙網(wǎng)。

14、較佳地，所述中心固定管、左固定管和右固定管表面均開設(shè)有多個(gè)燃爆壓裂孔。

15、在本技術(shù)方案中，利用燃爆壓裂孔可釋放甲烷燃爆時(shí)的壓力，在頁(yè)巖層形成壓裂裂縫網(wǎng)，以便于頁(yè)巖內(nèi)石油的開采。

16、較佳地，所述燃爆壓裂組件包括輔助管，所述輔助管側(cè)面開設(shè)有多個(gè)呈環(huán)形陣列分布的安裝口，所述安裝口壁連接有固定軸；

17、所述固定軸表面可轉(zhuǎn)動(dòng)的貫穿連接有轉(zhuǎn)動(dòng)塊，所述轉(zhuǎn)動(dòng)塊一側(cè)連接有輔助壓裂板。

18、在本技術(shù)方案中，燃爆壓裂組件可隨甲烷燃爆時(shí)產(chǎn)生的威力進(jìn)行四散，又可以在抽拉壓裂管柱時(shí)，使燃爆壓裂組件自動(dòng)復(fù)位，以便于下次的使用。

19、較佳地，所述輔助壓裂板的截面為三角形結(jié)構(gòu)，所述輔助壓裂板朝向輔助管外側(cè)的角為銳角。

20、在本技術(shù)方案中，利用輔助壓裂板可對(duì)頁(yè)巖進(jìn)行切割。

21、較佳地，所述輔助壓裂板側(cè)面連接有多個(gè)壓裂刺，多個(gè)所述壓裂刺呈不規(guī)則分布。

22、在本技術(shù)方案中，利用壓裂刺可形成更多的不規(guī)則的壓裂縫隙網(wǎng)。

23、較佳地，所述輔助壓裂板遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)塊的一側(cè)連接有防入板，所述防入板一側(cè)設(shè)置有托舉板，所述托舉板連接于輔助管的安裝口壁。

24、在本技術(shù)方案中，利用防入板和托舉板可避免輔助壓裂板掉入輔助管內(nèi)腔處。

25、較佳地，所述輔助組件包括左右兩部分，其中左側(cè)部分分別與左固定管和壓裂管柱連接；

26、左側(cè)部分包括相連的左扶正器和左封隔器，右側(cè)部分包括右扶正器和右封隔器。

27、在本技術(shù)方案中，利用輔助組件可輔助壓裂管柱的安裝。

28、較佳地，所述多口連接座處可拆卸的連接有外接組件，所述外接組件包括氣液泵注模組、氧氣泵注模組、點(diǎn)火模組和監(jiān)控模組，所述氣液泵注模組、氧氣泵注模組、點(diǎn)火模組和監(jiān)控模組分別通過(guò)地面支撐架與壓裂管柱連接。

29、在本技術(shù)方案中，利用外接組件可外接各種操作部件，以便于甲烷燃爆操作的進(jìn)行。

30、在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。

31、本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

32、本發(fā)明利用燃爆壓裂件可在甲烷燃爆時(shí)四散開，對(duì)周圍的頁(yè)巖層進(jìn)行輔助的破裂，形成效果更好的壓裂縫隙網(wǎng)，從而可增加甲烷燃爆的威力，減少甲烷資源的消耗，而且保障了甲烷燃爆壓力的效果，造縫規(guī)模更大；

33、同時(shí)可利用頁(yè)巖層本就擁有的甲烷氣體作為燃料進(jìn)行燃爆，不僅減小燃料的消耗，降低施工成本，而且降低了燃料地面運(yùn)輸以及地下投放等過(guò)程中的危險(xiǎn)性。

技術(shù)特征：

1.頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，包括壓裂管柱(1)，其特征在于，所述頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置還包括：地面層(2)和頁(yè)巖層(3)，所述地面層(2)和頁(yè)巖層(3)處開設(shè)有開采井，所述壓裂管柱(1)設(shè)置于開采井內(nèi)；

2.如權(quán)利要求1所述的頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，其特征在于：所述地面模組(4)包括地面支撐架(41)和多口連接座(42)，所述地面支撐架(41)頂部連接有多口連接座(42)，所述壓裂管柱(1)與多口連接座(42)連通。

3.如權(quán)利要求1所述的頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，其特征在于：所述燃爆壓裂件包括中心固定管(7)，所述中心固定管(7)兩側(cè)分別設(shè)有左固定管(8)和右固定管(9)，所述中心固定管(7)和左固定管(8)、中心固定管(7)和右固定管(9)之間通過(guò)燃爆壓裂組件(10)連接；

4.如權(quán)利要求3所述的頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，其特征在于：所述中心固定管(7)、左固定管(8)和右固定管(9)表面均開設(shè)有多個(gè)燃爆壓裂孔(11)。

5.如權(quán)利要求3所述的頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，其特征在于：所述燃爆壓裂組件(10)包括輔助管(101)，所述輔助管(101)側(cè)面開設(shè)有多個(gè)呈環(huán)形陣列分布的安裝口，所述安裝口壁連接有固定軸(102)；

6.如權(quán)利要求5所述的頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，其特征在于：所述輔助壓裂板(104)的截面為三角形結(jié)構(gòu)，所述輔助壓裂板(104)朝向輔助管(101)外側(cè)的角為銳角。

7.如權(quán)利要求5所述的頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，其特征在于：所述輔助壓裂板(104)側(cè)面連接有多個(gè)壓裂刺(105)，多個(gè)所述壓裂刺(105)呈不規(guī)則分布。

8.如權(quán)利要求5所述的頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，其特征在于：所述輔助壓裂板(104)遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)塊(103)的一側(cè)連接有防入板(106)，所述防入板(106)一側(cè)設(shè)置有托舉板(107)，所述托舉板(107)連接于輔助管(101)的安裝口壁。

9.如權(quán)利要求1所述的頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，其特征在于：所述輔助組件(5)包括左右兩部分，其中左側(cè)部分分別與左固定管(8)和壓裂管柱(1)連接；

10.如權(quán)利要求2所述的頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，其特征在于：所述多口連接座(42)處可拆卸的連接有外接組件(6)，所述外接組件(6)包括氣液泵注模組(61)、氧氣泵注模組(62)、點(diǎn)火模組(63)和監(jiān)控模組(64)，所述氣液泵注模組(61)、氧氣泵注模組(62)、點(diǎn)火模組(63)和監(jiān)控模組(64)分別通過(guò)地面支撐架(41)與壓裂管柱(1)連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了頁(yè)巖井下甲烷燃爆壓裂裝置，包括壓裂管柱，地面層和頁(yè)巖層，所述地面層和頁(yè)巖層處開設(shè)有開采井，所述壓裂管柱設(shè)置于開采井內(nèi)；地面模組，所述地面模組連接與壓裂管柱上端，且所述壓裂管柱安裝于地面層頂部；燃爆壓裂件，所述燃爆壓裂件兩端分別與輔助組件連接，所述輔助組件分別為左右兩部分，其中左側(cè)部分的所述輔助組件與壓裂管柱一端連接；外接組件，所述地面模組與外接組件可拆卸的連接，所述外接組件用于向壓裂管柱內(nèi)輸送物料。本發(fā)明利用燃爆壓裂件可在甲烷燃爆時(shí)四散開，對(duì)周圍的頁(yè)巖層進(jìn)行輔助的破裂，形成效果更好的壓裂縫隙網(wǎng)，從而可增加甲烷燃爆的威力，減少甲烷資源的消耗。

技術(shù)研發(fā)人員：焦子曦,朱海燕,趙鵬,陳世杰,王亞娟,彭嬌,鮮洪雨,楊林濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15