CN109681205A - 一种二氧化碳致裂器 - Google Patents

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任四伟
李鹏
杜文博
蔡红卫
熊贤义
薛庆光
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    • E21C—MINING OR QUARRYING
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    • E21C37/06—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole
    • E21C37/14—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole by compressed air; by gas blast; by gasifying liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/04—Blasting cartridges, i.e. case and explosive for producing gas under pressure

Abstract

本发明涉及矿井开采技术领域，具体是一种二氧化碳致裂器，包括主管、泄能装置和充能电极阀，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孔、第一储能通道和第二储能通道，第二储能通道与主管连通，充能电极阀与泄能装置的两端分别安装有连接部件，主管内安装有激发装置，所述二氧化碳致裂器中设有能量隔离释放装置，能量隔离释放装置与主管相连，且能量隔离释放装置与激发装置电性连接，主管两侧均设置有密封系统，连接部件和主管内部均设置有电路系统，主管内装有液态二氧化碳。该二氧化碳致裂器利用二氧化碳气化迅速膨胀的原理，使其致裂的效果更好，持续时间更长，能源利用率高。

Description

一种二氧化碳致裂器
技术领域
本发明涉及矿井开采技术领域，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，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、泄能装置和充能电极阀，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孔、第一储能通道和第二储能通道，第二储能通道与主管连通，充能电极阀上设置有储能开关阀门和电路板，储能开关阀门上设置有输气孔，充能电极阀与泄能装置的两端分别安装有连接部件，电极孔中安装有第一电极柱和第二电极柱，主管内安装有激发装置，激发装置通过电极与第一电极柱和第二电极柱相连，所述二氧化碳致裂器中设有能量隔离释放片和能量隔离释放装置，通过能量隔离释放片可准确判断内部能量是否释放成功，能量隔离释放装置上设置有压力控制显示器和隔离释放门，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，使该二氧化碳致裂器释放压力和能量更加准确可控，控制的压力更加安全可靠，能量隔离释放装置与主管相连，且能量隔离释放装置与激发装置电性连接，主管两侧均设置有密封系统，连接部件和主管内部均设置有电路系统，电路系统于主管末端延伸出，连接部件上设置有导向孔，主管内装有液态二氧化碳，二氧化碳中设置有沙粉颗粒。
作为本发明进一步的方案：所述连接部件上设置有销孔，向主管内部充气时，将输气管插入输气孔，并用U型销插入销孔以便对输气管进行固定。
作为本发明再进一步的方案：所述密封系统包括密封垫和密封环，密封垫位于能量隔离释放装置和主管之间，密封环位于第一电极柱、第二电极柱和充能电极阀之间。
作为本发明再进一步的方案：所述密封垫和密封环采用阻燃材料制成，密封垫与密封环用于填补主管与泄能装置和充能电极阀间的空隙，解决了该二氧化碳致裂器密封系统漏气、提供能量不足等问题。
作为本发明再进一步的方案：所述泄能装置包括第一泄能通道、第二泄能通道和定向泄能释放孔，液态二氧化碳被迅速加热气化后通过这三处向岩层释放压力。
作为本发明再进一步的方案：所述主管采用镀锌钢材制作。
作为本发明再进一步的方案：所述第一电极柱和第二电极柱由铜芯制成，便于导电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该二氧化碳致裂器利用二氧化碳气化迅速膨胀的原理，使致裂的效果更好，持续时间更长，能源利用率高；
2、该二氧化碳致裂器可以多个连接，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；
3、该二氧化碳致裂器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，控制的压力更加安全可靠；
4、该二氧化碳致裂器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为二氧化碳致裂器中充能电极阀的主视结构示意图；
图2为二氧化碳致裂器中充能电极阀的内部结构示意图；
图3为二氧化碳致裂器中充能电极阀的侧视结构示意图；
图4为二氧化碳致裂器中泄能装置的主视结构示意图；
图5为二氧化碳致裂器中泄能装置的剖视结构示意图；
图6为二氧化碳致裂器中泄能装置的侧视结构示意图；
图7为二氧化碳致裂器中主管的结构示意图。
图中：1-电极孔、2-销孔、3-输气孔、4-第一储能通道、5-第二储能通道、6-第一泄能通道、7-第二泄能通道、8-定向泄能释放孔、9-主管。
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1-7，本发明实施例中，一种二氧化碳致裂器，包括主管9、泄能装置和充能电极阀，所述泄能装置和充能电极阀分别连接在主管9的两端，充能电极阀上设置有电极孔1、第一储能通道4和第二储能通道5，第二储能通道5与主管9连通，充能电极阀上设置有储能开关阀门和电路板，储能开关阀门上设置有输气孔3，充能电极阀与泄能装置的两端分别安装有连接部件，电极孔1中安装有第一电极柱和第二电极柱，主管9内安装有激发装置，激发装置通过电极与第一电极柱和第二电极柱相连，所述二氧化碳致裂器中设有能量隔离释放片和能量隔离释放装置，通过能量隔离释放片可准确判断内部能量是否释放成功，能量隔离释放装置上设置有压力控制显示器和隔离释放门，能够精准的控制主管9内的压力并可监控主管9内的压力变化，使该二氧化碳致裂器释放压力和能量更加准确可控，控制的压力更加安全可靠，能量隔离释放装置与主管9相连，且能量隔离释放装置与激发装置电性连接，主管9两侧均设置有密封系统，连接部件和主管9内部均设置有电路系统，电路系统于主管9末端延伸出，连接部件上设置有导向孔，主管9内装有液态二氧化碳，二氧化碳中设置有沙粉颗粒。
进一步的，所述连接部件上设置有销孔2，向主管9内部充气时，将输气管插入输气孔3，并用U型销插入销孔2以便对输气管进行固定。
所述密封系统包括密封垫和密封环，密封垫位于能量隔离释放装置和主管9之间，密封环位于第一电极柱、第二电极柱和充能电极阀之间；为了保证该二氧化碳致裂器的密封性，该二氧化碳致裂器在制作时，采用阻燃材料制成密封胶、密封垫与密封环，密封胶用于固定第一电极柱和第二电极柱，填补第一电极柱、第二电极柱和充能电极阀间的空隙，密封垫与密封环用于填补主管9与泄能装置和充能电极阀间的空隙，解决了该二氧化碳致裂器密封系统漏气、提供能量不足等问题。
具体的，所述泄能装置包括第一泄能通道6、第二泄能通道7和定向泄能释放孔8，液态二氧化碳被迅速加热气化后通过这三处向岩层释放压力。
优选的，所述主管9采用镀锌钢材制作。
优选的，所述第一电极柱和第二电极柱由铜芯制成，便于导电。
具体的，充能电极阀在制作时需要用细砂纸仔细打磨阀体内壁，去除阀体上的铁锈、灰尘和杂质，然后用卫生湿纸巾沾取适量医用酒精仔细擦拭，置于干燥通风低温的环境中晾干后使用，以保证密封胶凝固后与阀内壁紧密结合，防止装置密封系统漏气、供能不足。
本发明实施例的工作原理是：将输气管插入输气孔3，并用U型销插入销孔2对输气管进行固定，然后向主管9内部充气，通过激发装置和能量隔离释放装置的配合将液态二氧化碳迅速加热气化，液态二氧化碳被迅速加热气化后通过第一泄能通道6、第二泄能通道7和定向泄能释放孔8向岩层释放压力，通过能量隔离释放片可准确判断内部能量是否释放成功，通过能量隔离释放装置上的压力控制显示器和隔离释放门精准的控制主管9内的压力并监控主管9内的压力变化，使该二氧化碳致裂器释放压力和能量更加准确可控，控制的压力更加安全可靠。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明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，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种二氧化碳致裂器，包括主管（9）、泄能装置和充能电极阀，其特征在于，所述泄能装置和充能电极阀分别连接在主管（9）的两端，充能电极阀上设置有电极孔（1）、第一储能通道（4）和第二储能通道（5），第二储能通道（5）与主管（9）连通，充能电极阀上设置有储能开关阀门和电路板，储能开关阀门上设置有输气孔（3），充能电极阀与泄能装置的两端分别安装有连接部件，电极孔（1）中安装有第一电极柱和第二电极柱，主管（9）内安装有激发装置，激发装置通过电极与第一电极柱和第二电极柱相连，所述二氧化碳致裂器中设有能量隔离释放片和能量隔离释放装置，能量隔离释放装置上设置有压力控制显示器和隔离释放门，能量隔离释放装置与主管（9）相连，且能量隔离释放装置与激发装置电性连接，主管（9）两侧均设置有密封系统，连接部件和主管（9）内部均设置有电路系统，连接部件上设置有导向孔，主管（9）内装有液态二氧化碳。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳致裂器，其特征在于，所述泄能装置包括第一泄能通道（6）、第二泄能通道（7）和定向泄能释放孔（8）。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳致裂器，其特征在于，所述密封系统包括密封垫和密封环，密封垫位于能量隔离释放装置和主管（9）之间，密封环位于第一电极柱、第二电极柱和充能电极阀之间。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳致裂器，其特征在于，所述连接部件上设置有销孔（2）。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳致裂器，其特征在于，所述密封垫和密封环采用阻燃材料制成。
6.根据权利要求1-5任一所述的二氧化碳致裂器，其特征在于，所述主管（9）采用镀锌钢材制作。
7.根据权利要求6所述的二氧化碳致裂器，其特征在于，所述第一电极柱和第二电极柱由铜芯制成。
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