CN112983376B - 一种带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，包括本体，本体内一端固接有分子筛，分子筛两侧均固接有挡板，两个挡板内均嵌设有若干第一单向阀，本体远离分子筛的一端固接有固定板，固定板中心嵌设有点火装置，固定板底部嵌设有浓度感应器，点火装置和浓度感应器之间的固定板上开设有抽气孔，本体顶部和底部内壁上对称嵌设有若干第二单向阀，点火装置与浓度感应器均与外部控制器电性连接，本发明一种带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置的优点在于清洁卫生，使地下解吸出的原位甲烷聚集到本体内，通过多级聚能燃爆的方式进一步提高射孔的深度，增强了聚能射孔多次连续作业能力，解决了常规燃爆压裂存在的裂缝延伸范围有限的问题。

Description

一种带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置
技术领域
本发明涉及油田油气井射孔领域，特别是涉及一种带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置。
背景技术
当前页岩气井主要采用水平井分段分部压裂技术，可以通过增大储层的改造体积，提高水平井的产能，但是该技术工艺复杂、耗水量大(单井＞10000m3)，还易造成地下水污染和地震等地质灾害。特别是针对我国西部页岩气特殊地质特征：深层、致密、高应力差异储层，水力压裂页岩储层裂隙网络难以形成，而采用高能气体压裂的方法，又存在火工品安全性差、裂缝扩展规模小等问题。由于页岩普遍具有低孔隙度、低渗透率的特性，目前，公知的油气井在射孔后，单次射孔孔洞深度普遍较浅，多级射孔又存在较高的技术要求。
为了克服单次射孔孔洞深度普遍较浅，本发明提出了一种带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，该装置操作简单，绿色环保，增强了聚能射孔多次连续作业能力，将实现变革性深部原位甲烷燃爆压裂页岩储层构造裂缝的关键技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，通过分子筛筛选出可燃爆气体后，装置内部进行点火以完成多级聚能燃爆射孔，有效解决了单次燃爆聚能射孔及射孔深度不足的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，包括本体，所述本体内一端固接有分子筛，通过所述分子筛将外界地层中的原位甲烷聚集到本体内，所述分子筛两侧均固接有挡板，两个所述挡板内均嵌设有若干第一单向阀，所述本体远离所述分子筛的一端固接有固定板，所述固定板中心嵌设有点火装置，所述固定板底部嵌设有浓度感应器，所述浓度感应器实时监测所述原位甲烷浓度，所述点火装置和所述浓度感应器之间的所述固定板上开设有抽气孔，所述本体顶部和底部内壁上对称嵌设有若干第二单向阀，所述点火装置与所述浓度感应器均与外部控制器电性连接，所述点火装置包括同轴嵌设在所述固定板和所述本体内的点火杆。
优选的，所述点火装置包括同轴嵌设在所述固定板和所述本体内的点火杆，所述点火杆朝向所述本体内的一端高于所述固顶板的水平位置，所述点火杆远离所述本体内的一端伸出所述本体并连接有电缆，所述电缆与外部控制器电性连接。
优选的，所述本体内靠近所述固定板的一侧固接有过滤网。
优选的，所述抽气孔通过抽气装置与外部控制器电性连接。
优选的，所述抽气孔内嵌设有第三单向阀。
优选的，所述本体内放置有助燃剂。
优选的，若干所述第二单向阀与射孔弹位置对应设置。
优选的，所述本体靠近所述分子筛的一端为开口，所述本体靠近所述固定板的一端封闭。
本发明公开了以下技术效果：本发明的带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置通过在本体内设置分子筛，将外界地层中的原位甲烷聚集到本体内，分子筛两侧的第一单向阀使气体只能进入本体内，本体与外界通过抽气孔相连，抽气孔对本体内抽气形成低压区，原位甲烷迅速解吸并存贮在本体内，本体内浓度感应器实时监测原位甲烷浓度，当达到一定浓度后，通过点火装置点燃解吸原位甲烷，原位甲烷燃爆通过若干第二单向阀进行射流和引爆裂隙内的其他甲烷，以此达到聚能燃爆射孔的效果。本发明的优点在于清洁卫生，使地下解吸出的原位甲烷聚集到本体内，通过多级聚能燃爆的方式进一步提高射孔的深度，增强了聚能射孔多次连续作业能力，解决了常规燃爆压裂存在的裂缝延伸范围有限的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置的结构示意图；
图2为本发明中带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置的局部工作示意图；
其中：1-本体；2-分子筛；3-挡板；4-第一单向阀；5-固定板；6-点火杆；7-电缆；8-浓度感应器；9-抽气孔；10-第二单向阀；11-过滤网；12-第三单向阀；13-助燃剂；14-原位甲烷。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-2，本发明提供一种带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，包括本体1，本体1内一端固接有分子筛2，分子筛2可以是丝光沸石或者HZSM-5分子筛，在分子筛2上吸附后会形成至少两种均可燃的物质，其中一种为原位甲烷14，并进入本体1内，分子筛2两侧均固接有挡板3，两个挡板3内均嵌设有若干第一单向阀4，第一单向阀4仅允许外界空气进入本体1内，本体1远离分子筛2的一端固接有固定板5，固定板5焊接在本体1内，固定板5中心嵌设有点火装置，点火装置用于将本体1内的原位甲烷14点燃，固定板5底部嵌设有浓度感应器8，可以将监测数据实时传输至外部控制器，点火装置和浓度感应器8之间的固定板5上开设有抽气孔9，抽气孔9将本体1内的空气抽出，使本体1内的压强减小，同时外界气体可依次经过挡板3、分子筛2、挡板3进入本体内，进入本体1内的气体为原位甲烷14以及直径更小的可燃分子通过，且通过分子筛2的可燃分子均存储在本体1内，本体1顶部和底部内壁上对称嵌设有若干第二单向阀10，第二单向阀10仅能使本体1内的可燃分子通向外界，且第一单向阀4和第二单向阀10均采用高强度高刚度材料制作，点火装置与浓度感应器8均与外部控制器电性连接。
进一步优化方案，点火装置包括同轴嵌设在固定板5和本体1内的点火杆6，点火杆6采用耐高温、抗结焦材料制成，点火杆6朝向本体1内的一端高于固顶板5的水平位置，点火杆6远离本体1内的一端伸出本体1并连接有电缆7，电缆7与外部控制器电性连接，外部控制器发出放电信号，经电缆7传输将电流传至点火杆6朝向本体1内的一端，放出高能电火花。
进一步优化方案，本体1内靠近固定板5的一侧固接有过滤网11，过滤网11将除原位甲烷14或其他可燃分子外的气体经抽气孔9排出本体1内。
进一步优化方案，抽气孔9通过抽气装置与外部控制器电性连接，将本体1内的气体抽出。
进一步优化方案，抽气孔9内嵌设有第三单向阀12,当本体1发生燃爆时，通过外部控制将第三单向阀12关闭，防止本体1发生燃爆时，将抽气孔9破坏。
进一步优化方案，本体1内放置有助燃剂13，助燃剂13用于与原位甲烷14和其他可燃分子充分燃爆。
进一步优化方案，若干第二单向阀10与射孔弹位置对应设置，以便于燃爆后的甲烷分子从第二单向阀10喷射而出，进而对周围裂隙内的甲烷气体进行聚能燃爆，以此达到原位甲烷14多级燃爆的目的。
进一步优化方案，本体1靠近分子筛2的一端为开口，用于使外界气体进入本体1内，本体1靠近固定板5的一端封闭。
工作原理：
当射孔弹在地下进行射孔之后，助燃剂随装置一同投放至射孔区域，通过打开第一单向阀2和关闭第二单向阀10并通过外部控制器打开抽气装置方法对空间进行抽气处理，由于本体1内分子筛2的隔档，原位甲烷14会较快的从浓度较高的裂隙区域流动至本体1内，本体1内因为抽气而较为迅速地收集原位甲烷14，浓度感应器8对甲烷浓度进行检测，当收集到一定浓度的原位甲烷14后，本体1内部的点火杆6进行打火，点燃本体1内的原位甲烷14，此时，第二单向阀10打开，第一单向阀2关闭，原位甲烷14在本体1内发生燃爆并从第二单向阀10喷射而出，进而对周围裂隙内的甲烷气体进行聚能燃爆，以此达到原位甲烷14多级燃爆的目的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，其特征在于：包括本体（1），所述本体（1）内一端固接有分子筛（2），通过所述分子筛（2）将外界地层中的原位甲烷聚集到本体（1）内，所述分子筛（2）两侧均固接有挡板（3），两个所述挡板（3）内均嵌设有若干第一单向阀（4），所述本体（1）远离所述分子筛（2）的一端固接有固定板（5），所述固定板（5）中心嵌设有点火装置，所述固定板（5）底部嵌设有浓度感应器（8），所述浓度感应器（8）实时监测所述原位甲烷浓度，所述点火装置和所述浓度感应器（8）之间的所述固定板（5）上开设有抽气孔（9），所述本体（1）顶部和底部内壁上对称嵌设有若干第二单向阀（10），所述点火装置与所述浓度感应器（8）均与外部控制器电性连接，所述点火装置包括同轴嵌设在所述固定板（5）和所述本体（1）内的点火杆（6），所述本体（1）内放置有助燃剂（13）。
2.根据权利要求1所述的带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，其特征在于：所述点火杆（6）朝向所述本体（1）内的一端高于所述固定板（5）的水平位置，所述点火杆（6）远离所述本体（1）内的一端伸出所述本体（1）并连接有电缆（7），所述电缆（7）与外部控制器电性连接。
3.根据权利要求1所述的带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，其特征在于：所述本体（1）内靠近所述固定板（5）的一侧固接有过滤网（11）。
4.根据权利要求1所述的带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，其特征在于：所述抽气孔（9）通过抽气装置与外部控制器电性连接。
5.根据权利要求4所述的带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，其特征在于：所述抽气孔（9）内嵌设有第三单向阀（12）。
6.根据权利要求1所述的带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，其特征在于：若干所述第二单向阀（10）与射孔弹位置对应设置。
7.根据权利要求1所述的带有分子筛的原位甲烷燃爆聚能射孔装置，其特征在于：所述本体（1）靠近所述分子筛（2）的一端为开口，所述本体（1）靠近所述固定板（5）的一端封闭。
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