CN106194143B - 一种二氧化碳致裂器 - Google Patents

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    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
    • E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures

Abstract

本发明公开了一种二氧化碳致裂器，包括主管、泄能装置、能量隔离释放装置、充能电极阀、激发装置和连接部件，主管两侧均设置有密封系统，连接部件和内管内部均设置有电路系统。该装置首次采用气体与少量沙粉颗粒混合用，使得致裂的效果更好，持续时间更长，能源利用率高；该装置可以多个连接，可进行超深孔致裂，解决了多个管路连接的电路不可靠、提供能量不足、密封系统经常出现漏气等问题；该装置中能量隔离释放装置设置有压力控制显示器，能够精准的控制主管内的压力并可监控主管内的压力变化，使致裂器释放压力和能量更加准确可控；该装置所有的电路连接均为内置全封闭，在整个操作过程中无明火，在煤与瓦斯突出的矿井中使用更为安全。

Description

一种二氧化碳致裂器
技术领域
本发明涉及矿井开采领域，具体是一种二氧化碳致裂器。
背景技术
我国的总体资源丰富，地下蕴藏有各种丰富的矿产资源。矿产，泛指一切埋藏在地下（或分布于地表的、或岩石风化的、或岩石沉积的）可供人类利用的天然矿物或岩石资源，根据矿产特性及其主要用途，矿产分为能源矿产、金属矿产、非金属矿产和水气矿产，页岩气就是其中一种矿产。人们为了将地下的页岩气开采出来，人们都会在资源地建立矿井，矿井就是在地底下开采的矿山。矿井在开采页岩气的时候，需要将地下的岩层致裂，目前人们都是采用致裂器将岩层致裂，现有的致裂器虽然可以将岩层致裂，但是致裂强度不够，使得页岩气的抽采效率不高，能源利用率不高，这都为使用者带来了不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化碳致裂器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种二氧化碳致裂器，包括主管、泄能装置、能量隔离释放装置、充能电极阀、激发装置和连接部件，所述泄能装置和充能电极阀分别连接在主管的两端，充能电极阀上设置有电极柱、储能通道、储能开关阀门和电路板并且储能通道与主管连通，电极柱包括第一电极柱和第二电极柱，储能开关阀门上还设置有输气口，连接部件上设置有销孔，能量隔离释放装置与主管相连并且能量隔离释放装置与激发装置的电路相连，激发装置安装在主管内，连接部件分别安装在泄能装置和充能电极阀的两端，主管内安装有二氧化碳，激发装置通过电极与充能电极阀的第一电极柱和第二电极柱相连，电极柱安装在电极孔中，主管两侧均设置有密封系统，连接部件和内管内部均设置有电路系统，连接部件上设置有导向孔，密封系统包括密封垫、密封环和密封胶，密封垫、密封环和密封胶均采用阻燃材料制作，密封垫位于能量隔离释放装置和主管之间，密封环位于电极柱和充能电极阀之间，主管采用钢材料制作，二氧化碳中设置有沙粉颗粒。
作为本发明进一步的方案：泄能装置包括泄能通道和定向泄能释放孔。
作为本发明进一步的方案：能量隔离释放装置上设置有压力控制显示器、隔离释放门和能量隔离释放片，能量隔离释放片镶嵌在泄能装置和主管之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置设计合理，首次采用气体与少量沙粉颗粒混合用，使得致裂的效果更好，持续时间更长，能源利用率高；该装置可以多个连接，可进行超深孔致裂，解决了多个管路连接的电路不可靠、提供能量不足、密封系统经常出现漏气等问题；该装置中主管内的压力和压力的释放由能量隔离释放装置进行控制，能量隔离释放装置设置有压力控制显示器，能够精准的控制主管内的压力并可监控主管内的压力变化，使致裂器释放压力和能量更加准确可控，控制的压力才更加安全可靠；该装置所有的电路连接均为内置全封闭，在整个操作过程中无明火，在煤与瓦斯突出的矿井中使用更为安全。
附图说明
图1为二氧化碳致裂器的结构示意图。
其中：1-导向孔，2-连接部件，3-泄能装置，4-电极，5-能量隔离释放装置，6-隔离释放门，7-销孔，8-泄能通道，9-压力控制显示器，10-二氧化碳，11-主管，12-激发装置，13-第一电极柱，14-第二电极柱，15-储能通道，16-充能电极阀，17-储能开关阀门，18-输气口，19-电路板，20-电极孔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种二氧化碳致裂器，包括主管11、泄能装置3、能量隔离释放装置5、充能电极阀16、激发装置12和连接部件2，所述泄能装置3和充能电极阀16分别连接在主管11的两端，充能电极阀16上设置有电极柱、储能通道15、储能开关阀门17和电路板19并且储能通道15与主管11连通，电极柱包括第一电极柱13和第二电极柱14，储能开关阀门17上还设置有输气口18，连接部件2上设置有销孔7，能量隔离释放装置5与主管11相连并且能量隔离释放装置5与激发装置12的电路相连，激发装置12安装在主管11内，连接部件2分别安装在泄能装置3和充能电极阀16的两端，主管11内安装有二氧化碳10，激发装置12通过电极4与充能电极阀16的第一电极柱13和第二电极柱14相连，电极柱安装在电极孔20中，主管11两侧均设置有密封系统，连接部件2和内管11内部均设置有电路系统，连接部件2上设置有导向孔1。密封系统包括密封垫、密封环和密封胶，密封垫、密封环和密封胶均采用阻燃材料制作，密封垫位于能量隔离释放装置5和主管11之间，密封环位于电极柱和充能电极阀16之间。泄能装置3包括泄能通道8和定向泄能释放孔。能量隔离释放装置5上设置有压力控制显示器9、隔离释放门6和能量隔离释放片，能量隔离释放片镶嵌在泄能装置3和主管11之间。主管11采用钢材料制作，二氧化碳10中设置有沙粉颗粒。
本发明的工作原理是：储能开关阀门17用于控制所充能量级，能量隔离释放装置5在压力达到一定峰值时，瞬间自动释放主管11中的能量。连接部件2与两边的充能电极阀16和泄能装置3相连接，用于多支致裂器同时使用。当主管11中的气量达到一定的数量级时将关闭阀门，充气通道与主管11相连通，电路装置设置在充能电极阀16的中间，电路装置包括第一电极柱13、第二电极柱14以及通往主管11中激发装置12的电路板19，其电路主要用于控制激发装置12和多管件连接的串并连线路。激发装置12中设置有为主管11中二氧化碳10提供能量的物质，其是通过线路与充能电极阀16的电极柱相连接，另一端通过能量隔离释放装置5与外部连接，激发装置12是通过电来激活提供能量的物质。主管11由特殊钢材制成，可以承受至少170MPa的压力，主管11中主要充装液态二氧化碳10，也可放置少量的沙粒。电路系统是设置在主管11内部的，其通过充能电极阀16、激发装置12和能量隔离释放装置5，电路系统的两端都可以与外部相连接，可用于多个致裂器连接，电路系统的线路为暗线连接，操作过程中不会出现明火，电路系统稳定可靠。主管11中的液态二氧化碳10通过激发装置12激发液态二氧化碳10变成气态产生能量，当能量达到一定峰值时，能量隔离释放装置5中的阀门将自动打开，通过泄能通道8以及定向泄能释放孔对周围的岩体和煤体进行致裂，泄能通道8是为了更好的集中能量，定向泄能释放孔为能量提供方向，解决了煤矿现有的爆破、水力压裂时对顶板及巷道的破环难题。密封系统可以保证电路的稳定与气体不能够泄漏，所有密封环、密封剂和密封胶采用都是采用阻燃材料，以免在操作过程发生摩擦起火导致气体泄漏等现象。连接部件2分别连接在泄能装置3和充能电极阀16的两端，连接方式为纽扣式连接，连接部件2主要用于多个致裂器进行连接，用于超深孔致裂，连接过程中的电路系统在连接部件2的内部。当能量达到设置的峰值时阀门将自动打开，通过泄能通道8和定向泄能释放孔向外释放能量。隔离释放门6和隔离释放片对主管11中的二氧化碳10压力进行控制，有效的监控主管11中的压力，精准控制释放压力。二氧化碳10与少量的沙粉颗粒混合用于支撑孔的裂隙，使得致裂的效果更好，持续时间更长。
该装置设计合理，首次采用气体与少量沙粉颗粒混合用，使得致裂的效果更好，持续时间更长，能源利用率高；该装置可以多个连接，可进行超深孔致裂，解决了多个管路连接的电路不可靠、提供能量不足、密封系统经常出现漏气等问题；该装置中主管11内的压力和压力的释放由能量隔离释放装置5进行控制，能量隔离释放装置5设置有压力控制显示器9，能够精准的控制主管11内的压力并可监控主管11内的压力变化，使致裂器释放压力和能量更加准确可控，控制的压力才更加安全可靠；该装置所有的电路连接均为内置全封闭，在整个操作过程中无明火，在煤与瓦斯突出的矿井中使用更为安全。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.一种二氧化碳致裂器，其特征在于，包括主管、泄能装置、能量隔离释放装置、充能电极阀、激发装置和连接部件，所述泄能装置和充能电极阀分别连接在主管的两端，充能电极阀上设置有电极柱、储能通道、储能开关阀门和电路板并且储能通道与主管连通，电极柱包括第一电极柱和第二电极柱，储能开关阀门上还设置有输气口，连接部件上设置有销孔，能量隔离释放装置与主管相连并且能量隔离释放装置与激发装置的电路相连，激发装置安装在主管内，连接部件分别安装在泄能装置和充能电极阀的两端，主管内安装有二氧化碳，激发装置通过电极与充能电极阀的第一电极柱和第二电极柱相连，电极柱安装在电极孔中，主管两侧均设置有密封系统，连接部件和内管内部均设置有电路系统，连接部件上设置有导向孔，密封系统包括密封垫、密封环和密封胶，密封垫、密封环和密封胶均采用阻燃材料制作，密封垫位于能量隔离释放装置和主管之间，密封环位于电极柱和充能电极阀之间，主管采用钢材料制作，二氧化碳中设置有沙粉颗粒。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳致裂器，其特征在于，所述泄能装置包括泄能通道和定向泄能释放孔。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳致裂器，其特征在于，所述能量隔离释放装置上设置有压力控制显示器、隔离释放门和能量隔离释放片，能量隔离释放片镶嵌在泄能装置和主管之间。
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