專利名稱：煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤層氣壓裂開發(fā)的增產(chǎn)技術(shù)，特別涉及煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置及方法。
背景技術(shù)：
針對我國煤氣層超低滲透性、低壓、低含水飽和度地質(zhì)特征及吸附性較強(qiáng)的開發(fā)難題，提出把高能氣體脈沖加載壓裂用于煤層氣開發(fā)的新技術(shù)試驗(yàn)研究與探索。我國煤層氣資源儲(chǔ)量非常豐富，位列世界第三位，但利用率很低，煤氣層多為低滲透率、低壓力、低含水飽和度，富含煤層氣的煤田大都具有構(gòu)造復(fù)雜、煤體破壞嚴(yán)重等特點(diǎn)，開發(fā)難度較大。目前提高煤層滲透率主要有洞穴法和水力壓裂法，其中包括:垂直井套管射孔完井、清水加砂壓裂、活性水加砂壓裂、洞穴完井等工藝及空氣鉆井，氮?dú)馀菽瓑毫?，清潔壓裂液、膠加砂壓裂，注入二氧化碳等研究與嘗試，以提高煤層氣井產(chǎn)量和采收率，積累了很多經(jīng)驗(yàn)，但改造效果并不理想。我國煤氣層主要特征及開發(fā)難點(diǎn):煤氣層具有特低滲、低壓、煤氣層構(gòu)造復(fù)雜等特征，煤氣層地層環(huán)境 復(fù)雜，開發(fā)難度較大，其中煤層氣吸附性較強(qiáng)是煤層氣開發(fā)的主要難點(diǎn)。煤層氣吸附性分為物理吸附和化學(xué)吸附，物理吸附作用較容易解吸，而化學(xué)吸附作用就較困難。化學(xué)吸附作用狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢砦阶饔镁鸵朔劫|(zhì)與吸附劑表面形成化學(xué)鍵所需的能量，創(chuàng)造條件轉(zhuǎn)變吸附狀態(tài)。研究表明自然界煤層中的煤層氣吸附條件、吸附過程與煤層氣解吸條件、解吸過程明顯本質(zhì)不同，主要與作用過程、時(shí)間、條件、類型、影響因素等密切相關(guān)。煤層氣解吸方法主要有降壓解吸、升溫解吸、置換解吸等，研究如何有效解吸煤層氣的方法是煤層氣開發(fā)的關(guān)鍵所在。煤儲(chǔ)層的滲流能力是煤層中氣體導(dǎo)流能力的反映，它關(guān)系到甲烷氣體在煤中的賦存狀態(tài)和開采抽放的難易程度。煤層氣存在于煤的雙孔隙系統(tǒng)中，煤的雙孔隙系統(tǒng)為基質(zhì)孔隙和裂縫孔隙。另外煤層氣井一般井較淺一般小于1000m，層多、層薄、夾層較多、較大，施工較復(fù)雜等特點(diǎn)，與油氣井地層特征相比煤地層一般破裂壓力較低，地層塑性較強(qiáng)，水敏性較強(qiáng)等給水力壓裂措施的有效性都帶來難題。自上世紀(jì)八十年代初美國開始試驗(yàn)應(yīng)用常規(guī)油氣井開采煤層氣并獲得突破性進(jìn)展，標(biāo)志著世界煤層氣開發(fā)進(jìn)入一個(gè)新階段，采用的技術(shù)與常規(guī)天然氣生產(chǎn)技術(shù)基本相似，滲透率低的煤層往往需要采取煤層氣激勵(lì)增產(chǎn)措施。水力壓裂是目前較常用的煤氣層改造措施，由于其壓力過程中壓力上升緩慢，產(chǎn)生和形成的裂縫受到地層主應(yīng)力約束，一般只能形成兩翼對開的兩條垂直裂縫，但離主裂縫較遠(yuǎn)的煤氣層難以再產(chǎn)生裂縫，煤氣層的滲透性和空隙度基本不受影響，地應(yīng)力、溫度基本不改變，而壓力變化僅限于主裂縫附近，難以形成煤層氣解吸環(huán)境和條件，煤層氣也難以解吸出來，所以有些井水力壓裂后衰減較快，重復(fù)壓裂改造也難以改變。如何有效提高煤氣層滲透性和基質(zhì)空隙的連通性，創(chuàng)造有利煤層氣解吸的環(huán)境和條件，促進(jìn)煤層氣有效解吸出來的方法是研究問題的關(guān)鍵。高能氣體壓裂技術(shù)在油田開發(fā)應(yīng)用已日趨成熟，以實(shí)現(xiàn)可控脈沖壓裂方法成為一項(xiàng)獨(dú)特增產(chǎn)技術(shù)，尤其已成為復(fù)雜低滲特低滲油層儲(chǔ)層改造的重要措施，并取得了較好效果，目前研究已向低滲儲(chǔ)層深部層內(nèi)或裂縫內(nèi)再產(chǎn)生裂縫網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。由于油井一般較深大于1000米，巖性很致密，地層破裂壓力較高，而高能氣體壓裂壓力瞬間上升快，壓力高，目前實(shí)施高能氣體壓裂工藝既要考慮壓開地層的有效性，又要考慮到套管強(qiáng)度的限制和安全性，常采用敞開井口或半敞開井口工藝，以避免能量聚集壓力快速上升而有利及時(shí)泄壓，這樣就損失了爆燃?xì)怏w能量的有效利用率，特別對井深較淺的井，能量損失有時(shí)甚至達(dá)到約60% 80%，嚴(yán)重影響了對地層產(chǎn)生較長裂縫的施工目的和壓裂效果。針對煤氣層較復(fù)雜相比巖層塑性較強(qiáng)、破裂壓力較低、特低滲、儲(chǔ)層易受傷害、而且一般井較淺小于IOOOm等一系列問題，近多年來煤層氣高能氣體壓裂工藝研究的實(shí)踐證明，采用敞開井口或半敞開井口工藝效果較差，研究開發(fā)適合煤層氣儲(chǔ)層特征的高能氣體多級次脈沖加載壓裂裝藥控制結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計(jì)方法是關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置及方法，采用中低燃速壓裂藥組合和多級延時(shí)控制裝置復(fù)合裝藥結(jié)構(gòu)，多級間歇脈沖壓力多連續(xù)對煤氣層壓裂造縫作用，結(jié)合煤氣層地質(zhì)特征、地層壓力參數(shù)及煤氣層井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)計(jì)算合理的峰值壓力及延伸脈沖壓力；采用全封閉壓裂工藝，實(shí)現(xiàn)了對煤氣層的脈沖加載壓裂以產(chǎn)生和形成多裂縫網(wǎng)絡(luò)，松弛煤氣層地應(yīng)力，激勵(lì)煤層氣解吸滲流，達(dá)到增產(chǎn)目的，并對套管不造成損害的功能特點(diǎn)。其方法與工藝作用原理是在煤氣層目的層通過產(chǎn)生高溫高壓氣體快速膨脹作用及形成多級強(qiáng)脈沖壓力波加載作用壓裂煤氣層，促使煤氣層產(chǎn)生和形成較長多裂縫體系，松弛煤氣層地應(yīng)力，提高和改善地層滲透導(dǎo)流能力和基質(zhì)空隙的連通性，創(chuàng)造有利于煤層氣解吸的環(huán)境和條件，促進(jìn)煤層氣的解吸和瀉出，并通過形成和產(chǎn)生的多裂縫溝通體系擴(kuò)散到井筒，達(dá)到提高煤層氣井產(chǎn)量的目的；設(shè)計(jì)采用全關(guān)閉井口閥門，處于煤氣層目的層的高能氣體脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的氣體發(fā)生器，在井筒全封閉的條件完成對煤層氣的脈沖加載壓裂地層作用，極大的提高了高溫高壓氣體的能量利用率，明顯提高了對煤氣層地層的壓裂效果。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置，包括起爆裝置1，起爆裝置I連接有高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置2，高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置2通過連接體3連接有鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置4，鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置4通過轉(zhuǎn)換連接體5連接有夾層鋼制中心傳火管體6，夾層鋼制中心傳火管體6通過轉(zhuǎn)換連接管7連接有鋁制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置8，鋁制中心傳火徑向燃燒壓裂藥裝置8末端連接可燃導(dǎo)向引鞋9 ;所述的高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置2包括高強(qiáng)度徑向泄氣管12，高強(qiáng)度徑向泄氣管12內(nèi)腔設(shè)置有鋁制中心傳火管11，鋁制中心傳火管11外套裝壓裂藥A13和壓裂藥B15的上下組合，鋁制中心傳火管11內(nèi)部有輔助點(diǎn)火藥14，高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置2中各部件組成一級復(fù)合高壓脈沖壓裂裝置；所述的連接體3內(nèi)置壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器16 ；所述的鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置4包括鋼制中心傳傳火管17，鋼制中心傳火管17內(nèi)部有輔助點(diǎn)火藥19，鋼制中心傳傳火管17外套裝有壓裂藥B18，鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置4中各部件組成二級復(fù)合脈沖壓裂裝置；所述的轉(zhuǎn)換連接管5內(nèi)置點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器20 ；所述的夾層鋼制中心傳火管體6包括鋼制夾層管21，鋼制夾層管21內(nèi)置輔助延時(shí)點(diǎn)火藥組分22 ；轉(zhuǎn)換連接管7內(nèi)置引燃點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器23，轉(zhuǎn)換連接管7連接鋁制中心傳火管11 ;所述的鋁制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置8，包括鋁制中心傳火管24，鋁制中心傳火管24內(nèi)置輔助延時(shí)點(diǎn)火藥塊26，鋁制中心傳火管24外套裝有壓裂藥C25，末端連接可燃導(dǎo)向引鞋9，鋁制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置8各部件組成三級復(fù)合脈沖壓裂裝置。

基于上述裝置煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的方法，包括以下步驟:步驟一、根據(jù)煤層氣井地質(zhì)特征、儲(chǔ)層參數(shù)及井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力設(shè)計(jì)施工方案，要求煤氣層目的層射孔參數(shù)大于13孔/米，層厚大于3.0米，套管射孔完井，固井質(zhì)量合格；步驟二、確定煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力氣體發(fā)生器裝藥結(jié)構(gòu)，該裝置的壓裂藥復(fù)合裝藥組合設(shè)計(jì)為:壓裂藥多級組配分別設(shè)計(jì)燃速4 8m/s、l 5m/s的復(fù)合藥；通過延時(shí)控制實(shí)現(xiàn)多級逐級間歇燃燒，設(shè)計(jì)時(shí)間:10 50ms、50 200ms、I 6s實(shí)現(xiàn)多級燃燒及I 3m小夾層延時(shí)控制；多級串聯(lián)裝藥結(jié)構(gòu)與多級延時(shí)控制結(jié)構(gòu)組合，實(shí)現(xiàn)多個(gè)煤氣層及多個(gè)小夾層一次組合壓裂施工，多層總厚一般不大于20m ；步驟三、設(shè)計(jì)第一級次為中燃速復(fù)合藥組合壓裂裝置，主要作用煤層氣儲(chǔ)層啟裂裂縫，峰值壓力設(shè)計(jì)范圍為煤氣層地層破裂壓力1.5 3.5倍，但小于套管屈服強(qiáng)度極限；步驟四、設(shè)計(jì)第二、三級次分別為低燃速復(fù)合藥組合壓裂裝置及次低燃速藥組合全燃燒壓裂裝置，第二、三級次功能是延伸多裂縫；各級次脈沖壓裂藥裝置通過多級延時(shí)點(diǎn)火裝置組合并逐級控制，從而實(shí)現(xiàn)所述的煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力裝置對煤氣層的多級次連續(xù)脈沖加載壓裂促進(jìn)多裂縫的延伸與拓展，以松弛煤氣層地應(yīng)力；步驟五、傳輸方式采用油管傳輸，起爆方式選撞擊或壓力起爆；壓力起爆泵壓設(shè)計(jì)為增壓3 8MPa ；步驟六、采用350型以上高壓井口裝置，大于1000米的較深井可選250型普通井
口裝置；步驟七、通井洗井，通過正反循環(huán)洗井洗至進(jìn)出口液體水質(zhì)一致，優(yōu)選不傷害煤層的壓井液，起出全部管柱，準(zhǔn)備下井工具；步驟八、按設(shè)計(jì)連接好煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力裝置及工具，開始下放施工管柱，下放施工管柱時(shí)通過敲擊或震動(dòng)方法，清理干凈每根油管內(nèi)壁粘附的殘留物，并用與下井油管規(guī)格相匹配的通管規(guī)逐根通過方可下井；步驟九、下放管柱時(shí)下管速度小于40根/小時(shí)，下放速度要均勻，嚴(yán)禁發(fā)生頓井口，硬提硬下現(xiàn)象；在下放油管柱，當(dāng)所述的煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力裝置的彈頂位置距人工井底100 200米時(shí)，準(zhǔn)確核對油管尺寸、根數(shù)，下放速度減緩小于20根/小時(shí)，按要求調(diào)整位置至第一順序設(shè)計(jì)脈沖加載壓裂裝置頂彈位置，誤差應(yīng)小于0.5m ；
步驟十、核對下管及附件數(shù)據(jù)，檢查壓井液是否灌滿至井口，如液柱低于井口 100米以上，由罐車注滿井口 ；安裝350型以上高壓井口裝置，連接防噴管線，檢查江口裝置，除油管閥門外先關(guān)閉所有閥門，準(zhǔn)備投撞擊桿起爆點(diǎn)火；步驟十一、從井口油管位置投放下撞擊桿后迅速關(guān)閉油管閥門，立即快速撤離，距井口 30米外觀察井口變化，通過觀察井口震動(dòng)及壓力變化等現(xiàn)象確認(rèn)煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置施工點(diǎn)火起爆成功，完成封閉式脈沖加載壓裂工藝程序；完成所述的煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置在井下進(jìn)行煤氣層壓裂松弛地應(yīng)力的功能；步驟十二、施工后觀察1-5小時(shí)，打開井口閥門逐步泄壓，通過放噴管線放噴泄氣點(diǎn)火，如無高壓氣噴出或井噴現(xiàn)象，I小時(shí)后起出脈沖加載壓裂管柱，按設(shè)計(jì)順序號(hào)進(jìn)行下次的脈沖加載壓裂施工；按施工設(shè)計(jì)所有層組組次施工完后，按原生產(chǎn)制度投產(chǎn)。步驟七所述的壓井液選用質(zhì)量濃度1%的KCL溶液。所述的步驟十一具體的壓裂工藝為:首先通過撞擊或壓力起爆裝置I點(diǎn)火起爆，引燃高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置2:即起爆裝置I點(diǎn)火起爆通過鋁制中心傳火管11點(diǎn)燃輔助點(diǎn)火藥14，輔助點(diǎn)火藥14引燃壓裂藥A13、壓裂藥B15，壓裂藥A13、壓裂藥B15燃燒后產(chǎn)生高溫高壓氣體，通過高強(qiáng)度徑向泄氣管12泄氣產(chǎn)生一級較高壓脈沖壓力壓開煤層，啟裂裂縫并開始延伸；隨即一級燃?xì)饷}沖壓力升壓至引爆壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器16，壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器16隨即引燃鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置4，即壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器16通過鋼制中心傳火管17引燃輔助點(diǎn)火藥19，輔助點(diǎn)火藥19引燃壓裂藥B18，壓裂藥B18隨即燃燒產(chǎn)生大量高溫高壓氣體，形成二級脈沖壓力波擴(kuò)展煤地層多裂縫，促使裂縫繼續(xù)拓展延伸；輔助點(diǎn)火藥19同時(shí)引燃點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器20，點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器20通過鋼制夾層管21引燃輔助延時(shí)點(diǎn)火藥組分22，引燃輔助延時(shí)點(diǎn)火藥組分22點(diǎn)火引燃點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器23，啟動(dòng)下一級脈沖壓裂；點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器23引燃通過鋁制中心傳火管24引燃輔助延時(shí)點(diǎn)火藥塊26，輔助延時(shí)點(diǎn)火藥塊26引燃壓裂藥C25，壓裂藥C25隨即燃燒產(chǎn)生大量高溫高壓氣體，形成三級脈沖壓力波進(jìn)一步擴(kuò)展煤地層多裂縫，促使裂縫繼續(xù)延伸與拓展，完成煤層氣儲(chǔ)層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的多次脈沖壓裂長生較長多裂縫體系的功能。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在井口閥門關(guān)閉全密封的條件下完成完成煤層氣儲(chǔ)層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的多級次脈沖壓裂功能，通過調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)也可實(shí)現(xiàn)半密封壓裂作用，保證結(jié)構(gòu)的安全可靠性和有效性。本發(fā)明可根據(jù)煤地層目的層地質(zhì)特點(diǎn)、地層的分布及工藝要求可調(diào)整裝藥裝置的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置2、鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置4，鋁制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置8可分別多組連接與設(shè)計(jì)，夾層鋼制中心傳火管體6可根據(jù)夾層位置調(diào)整設(shè)計(jì)，總設(shè)計(jì)要滿足使用工藝設(shè)計(jì)與整體功能要求，本發(fā)明的特點(diǎn)是采用中、低燃速壓裂藥匹配組合，由轉(zhuǎn)換連接件內(nèi)的多種獨(dú)自特制的延時(shí)點(diǎn)火器控制，高溫高壓氣體能量間歇釋放形成多級強(qiáng)脈沖壓力，對煤地層實(shí)施多次連續(xù)的脈沖加載壓裂作用，促使煤地層裂縫的快速延伸與拓展，產(chǎn)生和形成較長的多裂縫體系。可實(shí)現(xiàn)全封閉壓裂，一次總裝藥量較大，總能量大，能量利用率高，保證了對煤地層壓裂作用時(shí)間較長， 對地層的作用效果明顯，不傷害套管。施工時(shí)可根據(jù)煤氣層目的層地質(zhì)特點(diǎn)、層系薄厚及夾層長短等設(shè)計(jì)合理調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可采用一次壓裂、分段分組壓裂，多層分級壓裂等方法完成作用功能；并可根據(jù)煤層儲(chǔ)層特點(diǎn)，合理避開如泥巖層等不需要壓裂的井段，提高了技術(shù)的可操作性和實(shí)用性，降低了成本。


圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)原理圖。圖2煤層氣儲(chǔ)層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力施工示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)敘述。參照圖1，煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置，其特征在于，包括起爆裝置1，起爆裝置I連接有高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置2，高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置2通過連接體3連接有鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置4，鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置4通過轉(zhuǎn)換連接體5連接有夾層鋼制中心傳火管體6，夾層鋼制中心傳火管體6通過轉(zhuǎn)換連接管7連接有鋁制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置8，鋁制中心傳火徑向燃燒壓裂藥裝置8末端連接可燃導(dǎo)向引鞋9 ；所述的高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置2包括高強(qiáng)度徑向泄氣管12，高強(qiáng)度徑向泄氣管12內(nèi)腔設(shè)置有鋁制中心傳火管11，鋁制中心傳火管11外套裝壓裂藥A13和壓裂藥B15的上下組合，鋁制中心傳火管11內(nèi)部有輔助點(diǎn)火藥14，高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置2中各部件組成一級復(fù)合高壓脈沖壓裂裝置；

所述的連接體3內(nèi)置壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器16 ；所述的鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置4包括鋼制中心傳傳火管17，鋼制中心傳火管17內(nèi)部有輔助點(diǎn)火藥19，鋼制中心傳傳火管17外套裝有壓裂藥B18，鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置4中各部件組成二級復(fù)合脈沖壓裂裝置；所述的轉(zhuǎn)換連接管5內(nèi)置點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器20 ；所述的夾層鋼制中心傳火管體6包括鋼制夾層管21，鋼制夾層管21內(nèi)置輔助延時(shí)點(diǎn)火藥組分22 ;夾層鋼制中心傳火管體6主要作用隔斷小夾層一般小于3米，承載式連接下一層的脈沖壓裂裝置，實(shí)現(xiàn)薄層、多層組合的一次完成脈沖加載壓裂施工。轉(zhuǎn)換連接管7內(nèi)置引燃點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器23，轉(zhuǎn)換連接管7連接鋁制中心傳火管11 ;所述的鋁制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置8，包括鋁制中心傳火管24，鋁制中心傳火管24內(nèi)置輔助延時(shí)點(diǎn)火藥塊26，鋁制中心傳火管24外套裝有壓裂藥C25，末端連接可燃導(dǎo)向引鞋9，鋁制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置8各部件組成三級復(fù)合脈沖壓裂裝置。參照圖2，基于上述裝置煤層氣儲(chǔ)層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的方法，包括以下步驟:步驟一、根據(jù)煤層氣井地質(zhì)特征、儲(chǔ)層參數(shù)及井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力設(shè)計(jì)施工方案，要求煤氣層目的層射孔參數(shù)大于13孔/米，層厚大于3.0米，套管射孔完井，固井質(zhì)量合格；
步驟二、確定煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力氣體發(fā)生器裝藥結(jié)構(gòu)，該裝置的壓裂藥復(fù)合裝藥組合設(shè)計(jì)為:壓裂藥多級組配分別設(shè)計(jì)燃速4 8m/s、l 5m/s的復(fù)合藥；通過延時(shí)控制實(shí)現(xiàn)多級逐級間歇燃燒，設(shè)計(jì)時(shí)間:10 50ms、50 200ms、I 6s實(shí)現(xiàn)多級燃燒及I 3m小夾層延時(shí)控制；多級串聯(lián)裝藥結(jié)構(gòu)與多級延時(shí)控制結(jié)構(gòu)組合，實(shí)現(xiàn)多個(gè)煤氣層及多個(gè)小夾層一次組合壓裂施工，多層總厚一般不大于20m ；步驟三、設(shè)計(jì)第一級次為中燃速復(fù)合藥組合壓裂裝置，主要作用煤層氣儲(chǔ)層啟裂裂縫，峰值壓力設(shè)計(jì)范圍為煤氣層地層破裂壓力1.5 3.5倍，但小于套管屈服強(qiáng)度極限；步驟四、設(shè)計(jì)第二、三級次分別為低燃速復(fù)合藥組合壓裂裝置及次低燃速藥組合全燃燒壓裂裝置，第二、三級次功能是延伸多裂縫；各級次脈沖壓裂藥裝置通過多級延時(shí)點(diǎn)火裝置組合并逐級控制，從而實(shí)現(xiàn)所述的煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力裝置對煤氣層的多級次連續(xù)脈沖加載壓裂促進(jìn)多裂縫的延伸與拓展，以松弛煤氣層地應(yīng)力；步驟五、傳輸方式采用油管傳輸，起爆方式選撞擊或壓力起爆；壓力起爆泵壓設(shè)計(jì)為增壓3 8MPa ；步驟六、采用350型以上高壓井口裝置，大于1000米的較深井可選250型普通井
口裝置；步驟七、 通井洗井，通過正反循環(huán)洗井洗至進(jìn)出口液體水質(zhì)一致，優(yōu)選不傷害煤層的壓井液，起出全部管柱，準(zhǔn)備下井工具；步驟八、按設(shè)計(jì)連接好煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力裝置及工具，開始下放施工管柱，下放施工管柱時(shí)通過敲擊或震動(dòng)方法，清理干凈每根油管內(nèi)壁粘附的殘留物，并用與下井油管規(guī)格相匹配的通管規(guī)逐根通過方可下井；步驟九、下放管柱時(shí)下管速度小于40根/小時(shí)，下放速度要均勻，嚴(yán)禁發(fā)生頓井口，硬提硬下現(xiàn)象；在下放油管柱，當(dāng)所述的煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力裝置的彈頂位置距人工井底100 200米時(shí)，準(zhǔn)確核對油管尺寸、根數(shù)，下放速度減緩小于20根/小時(shí)，按要求調(diào)整位置至第一順序設(shè)計(jì)脈沖加載壓裂裝置頂彈位置，誤差應(yīng)小于0.5m ；步驟十、核對下管及附件數(shù)據(jù)，檢查壓井液是否灌滿至井口，如液柱低于井口 100米以上，由罐車注滿井口 ；安裝350型以上高壓井口裝置，連接防噴管線，檢查江口裝置，除油管閥門外先關(guān)閉所有閥門，準(zhǔn)備投撞擊桿起爆點(diǎn)火；步驟十一、從井口油管位置投放下撞擊桿后迅速關(guān)閉油管閥門，立即快速撤離，距井口 30米外觀察井口變化，通過觀察井口震動(dòng)及壓力變化等現(xiàn)象確認(rèn)煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置施工點(diǎn)火起爆成功，完成封閉式脈沖加載壓裂工藝程序；完成所述的煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置在井下進(jìn)行煤氣層壓裂松弛地應(yīng)力的功能；步驟十二、施工后觀察1-5小時(shí)，打開井口閥門逐步泄壓，通過放噴管線放噴泄氣點(diǎn)火，如無高壓氣噴出或井噴現(xiàn)象，I小時(shí)后起出脈沖加載壓裂管柱，按設(shè)計(jì)順序號(hào)進(jìn)行下次的脈沖加載壓裂施工；按施工設(shè)計(jì)所有層組組次施工完后，按原生產(chǎn)制度投產(chǎn)。步驟七所述的壓井液選用質(zhì)量濃度1%的KCL溶液。所述的步驟十一具體的壓裂工藝為:首先通過撞擊或壓力起爆裝置I點(diǎn)火起爆，引燃高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置2:即起爆裝置I點(diǎn)火起爆通過鋁制中心傳火管11點(diǎn)燃輔助點(diǎn)火藥14，輔助點(diǎn)火藥14引燃壓裂藥A13、壓裂藥B15，壓裂藥A13、壓裂藥B15燃燒后產(chǎn)生高溫高壓氣體，通過高強(qiáng)度徑向泄氣管12泄氣產(chǎn)生一級較高壓脈沖壓力壓開煤層，啟裂裂縫并開始延伸；隨即一級燃?xì)饷}沖壓力升壓至引爆壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器16，壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器16隨即引燃鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置4，即壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器16通過鋼制中心傳火管17引燃輔助點(diǎn)火藥19，輔助點(diǎn)火藥19引燃壓裂藥B18，壓裂藥B18隨即燃燒產(chǎn)生大量高溫高壓氣體，形成二級脈沖壓力波擴(kuò)展煤地層多裂縫，促使裂縫繼續(xù)拓展延伸；輔助點(diǎn)火藥19同時(shí)引燃點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器20，點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器20通過鋼制夾層管21引燃輔助延時(shí)點(diǎn)火藥組分22，引燃輔助延時(shí)點(diǎn)火藥組分22點(diǎn)火引燃點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器23，啟動(dòng)下一級脈沖壓裂；點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器23引燃通過鋁制中心傳火管24引燃輔助延時(shí)點(diǎn)火藥塊26，輔助延時(shí)點(diǎn)火藥塊26引燃壓裂藥C25，壓裂藥C25隨即燃燒產(chǎn)生大量高溫高壓氣體，形成三級脈沖壓力波進(jìn)一步擴(kuò)展煤地層多裂縫，促使裂縫繼續(xù)延伸與拓展，完成煤層氣儲(chǔ)層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的多次脈沖壓裂長生較長多裂縫體系的功能。應(yīng)用實(shí)例我們先后在云南恩洪、遼寧阜新、山西柳林等進(jìn)行了煤層氣高能氣體壓裂松弛地層地應(yīng)力的現(xiàn)場試驗(yàn)，取得了工藝試驗(yàn)成功與初步效果，與中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司合作云南恩洪地區(qū)煤層氣資源普查EH-03井進(jìn)行射孔和高能氣體壓裂改造試驗(yàn)先期鄰井EH-02井進(jìn)行了水力壓裂，產(chǎn)量遞減非?？?，其目的是探索煤層氣改造新方法。該井深僅有490米，層薄、層多，設(shè)計(jì)工藝較復(fù)雜，如果按照油田高能氣體壓裂設(shè)計(jì)工藝要求基本不具備試驗(yàn)條件，很難實(shí)施。經(jīng)過一系列室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與地面試驗(yàn)研究，在工藝上進(jìn)行了一些嘗試性的試驗(yàn)與設(shè)計(jì)，基于高能氣體壓裂作用原理，研究設(shè)計(jì)的煤層氣地應(yīng)力松弛壓裂開發(fā)裝置及工藝方法，在復(fù)合藥燃速等性能參數(shù)設(shè)計(jì)、復(fù)合藥組配、多級間歇燃燒延時(shí)控制、整體裝藥結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方法等方面進(jìn)行了優(yōu)化，并開展了現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)，從全開井口壓裂逐步到完全封閉壓裂完成了現(xiàn)場高能氣體壓裂施工，施工工藝一次成功。EH-03井井深670m，復(fù)合射孔脈沖壓裂施工煤層7#、8#、9#、11#、13#、15#、16#、19#、20#、21#共有10層， 地層破裂壓力梯度0.02269 0.02828Map/m,地層最大破裂壓力約
16.9Map，所處井段在465.85-592.0m,射孔及脈沖壓裂總組層厚17.84m,總跨度126.52m ；套管規(guī)格J55，177.8mmX 8.05mmX 670m。其特點(diǎn)是井較淺，層多、層薄、夾層較多、較大，施工較復(fù)雜等，對復(fù)合射孔多級脈沖壓裂施工成本相對較高，尤其井淺對多級脈沖壓裂工藝及效果不利，工藝設(shè)計(jì)要求高。在多級脈沖壓裂工藝上，多個(gè)煤氣層相鄰小夾層設(shè)計(jì)采用夾層傳火管裝置合并分組，減少施工次數(shù)，降低施工成本，設(shè)計(jì)分四組層進(jìn)行四次壓裂施工，采用2-3級脈沖壓裂，設(shè)計(jì)燃速分別為3mm/s、6mm/s的壓裂藥A劑、B劑復(fù)合組配多級串聯(lián)裝藥結(jié)構(gòu),并通過多級延時(shí)控制結(jié)構(gòu)組合，延時(shí)時(shí)間控制為10 30ms，可實(shí)現(xiàn)多層一次強(qiáng)脈沖壓裂施工多層總厚小于20m，以保證壓裂效果。由于首次在煤層氣井進(jìn)行多級脈沖壓裂，從井況、安全、工藝效果等因素考慮，設(shè)計(jì)分組層多級脈沖壓裂方案，確保每層達(dá)到壓裂效果，設(shè)計(jì)最大峰值壓力58MPa，約為地層破裂壓力的3.4倍。由于采用普通井口 250型，考慮井口承壓僅25MPa，為確保套管保護(hù)和井口安全，第一次敞開井口閥門關(guān)閉預(yù)留4-5mm縫隙壓裂方式、第二次采用井口閥門關(guān)閉、改為套管環(huán)空閥門2_油嘴泄壓的多級脈沖壓裂方式，雖壓裂工藝成功，但損失能量較大，不利于煤層壓裂多裂縫的形成；根據(jù)前二次現(xiàn)場施工情況，經(jīng)過多煤氣層分析認(rèn)為煤層破裂壓力較低，地層裂縫易啟裂有利于能量釋放，因此嘗試了第三次、四次井口閥門全關(guān)閉實(shí)施全封閉壓裂，壓裂工藝十分成功，大大提高了能量利于率，煤層氣儲(chǔ)層的壓裂效果非常明顯。從施工后2 3小時(shí)井口壓力仍保持大約2MPa，后經(jīng)逐步泄壓觀察井筒中即有明顯煤層氣壓力顯示，通過放噴管線放噴現(xiàn)場點(diǎn)火，點(diǎn)火火苗高約0.5m，燃燒持續(xù)20min火力不減，現(xiàn)場試驗(yàn)取得初步效果?，F(xiàn)場施工時(shí)完全按本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想和方法進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明用于煤層氣開發(fā)壓裂增產(chǎn)的技術(shù)功能和目的，既保證了安全施工，又提高和保證了多級脈沖壓裂的效果。通過現(xiàn)場試驗(yàn)證明煤層氣儲(chǔ)層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的開發(fā)方法，極大提高了能量利于率，能使煤氣層產(chǎn)生和形成了多裂縫體系，有效松弛煤層地應(yīng)力，并有效溝通了天然裂縫，以提高了煤氣層的滲透性，激勵(lì)煤層氣解吸泄出，達(dá)到提高煤層氣產(chǎn)量的目的。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)研究探索適合我國煤層氣高能氣體壓裂開發(fā)方法-煤層氣儲(chǔ)層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的開發(fā)方法，對促進(jìn)煤層氣開發(fā)技術(shù)與水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。本發(fā)明裝置及方法為進(jìn)一步確保其壓裂施工的安全可靠性及有效性，針對小于1000米淺層煤層氣井實(shí)施本發(fā)明裝置及工藝壓裂方法設(shè)計(jì)采用350型以上井口裝置完成封閉式壓裂的設(shè)計(jì)功能?！?br> 權(quán)利要求
1.煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置，其特征在于，包括起爆裝置(I)，起爆裝置(I)連接有高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置(2)，高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置(2)通過連接體(3)連接有鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置(4)，鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置(4)通過轉(zhuǎn)換連接體(5)連接有夾層鋼制中心傳火管體(6)，夾層鋼制中心傳火管體(6)通過轉(zhuǎn)換連接管(7)連接有鋁制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置(8 )，鋁制中心傳火徑向燃燒壓裂藥裝置(8 )末端連接可燃導(dǎo)向引鞋(9 ); 所述的高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置(2)包括高強(qiáng)度徑向泄氣管(12)，高強(qiáng)度徑向泄氣管(12)內(nèi)腔設(shè)置有鋁制中心傳火管(11)，鋁制中心傳火管(11)外套裝壓裂藥A (13)和壓裂藥B (15)的上下組合，鋁制中心傳火管(11)內(nèi)部有輔助點(diǎn)火藥(14)，高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置(2)中各部件組成一級復(fù)合高壓脈沖壓裂裝置； 所述的連接體(3)內(nèi)置壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器(16)； 所述的鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置(4)包括鋼制中心傳火管(17)，鋼制中心傳火管(17)內(nèi)部有輔助點(diǎn)火藥(19)，鋼制中心傳火管(17)外套裝有壓裂藥B (18)，鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置(4)中各部件組成二級復(fù)合脈沖壓裂裝置； 所述的轉(zhuǎn)換連接管(5)內(nèi)置點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器(20)； 所述的夾層鋼制中心傳火管體(6)包括鋼制夾層管(21)，鋼制夾層管(21)內(nèi)置輔助延時(shí)點(diǎn)火藥組分(22)；` 轉(zhuǎn)換連接管(7)內(nèi)置引燃點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器(23)，轉(zhuǎn)換連接管(7)連接鋁制中心傳火管(11); 所述的鋁制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置(8)，包括鋁制中心傳火管(24)，鋁制中心傳火管(24)內(nèi)置輔助延時(shí)點(diǎn)火藥塊(26)，鋁制中心傳火管(24)外套裝有壓裂藥C (25)，末端連接可燃導(dǎo)向引鞋(9)，鋁制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置(8)各部件組成三級復(fù)合脈沖壓裂裝置。
2.基于上述裝置煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的方法，包括以下步驟: 步驟一、根據(jù)煤層氣井地質(zhì)特征、儲(chǔ)層參數(shù)及井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力設(shè)計(jì)施工方案，要求煤氣層目的層射孔參數(shù)大于13孔/米，層厚大于3.0米，套管射孔完井，固井質(zhì)量合格； 步驟二、確定煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力氣體發(fā)生器裝藥結(jié)構(gòu)，該裝置的壓裂藥復(fù)合裝藥組合設(shè)計(jì)為:壓裂藥多級組配分別設(shè)計(jì)燃速4 8m/s、l 5m/s的復(fù)合藥；通過延時(shí)控制實(shí)現(xiàn)多級逐級間歇燃燒，設(shè)計(jì)時(shí)間:10 50ms、50 200ms、I 6s實(shí)現(xiàn)多級燃燒及I 3m小夾層延時(shí)控制；多級串聯(lián)裝藥結(jié)構(gòu)與多級延時(shí)控制結(jié)構(gòu)組合，實(shí)現(xiàn)多個(gè)煤氣層及多個(gè)小夾層一次組合壓裂施工，多層總厚一般不大于20m ； 步驟三、設(shè)計(jì)第一級次為中燃速復(fù)合藥組合壓裂裝置，主要作用煤層氣儲(chǔ)層啟裂裂縫，峰值壓力設(shè)計(jì)范圍為煤氣層地層破裂壓力1.5 3.5倍，但小于套管屈服強(qiáng)度極限； 步驟四、設(shè)計(jì)第二、三級次分別為低燃速復(fù)合藥組合壓裂裝置及次低燃速藥組合全燃燒壓裂裝置，第二、三級次功能是延伸多裂縫；各級次脈沖壓裂藥裝置通過多級延時(shí)點(diǎn)火裝置組合并逐級控制，從而實(shí)現(xiàn)所述的煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力裝置對煤氣層的多級次連續(xù)脈沖加載壓裂促進(jìn)多裂縫的延伸與拓展，以松弛煤氣層地應(yīng)力；步驟五、傳輸方式采用油管傳輸，起爆方式選撞擊或壓力起爆；壓力起爆泵壓設(shè)計(jì)為增壓3 8MPa ； 步驟六、采用350型以上高壓井口裝置，大于1000米的較深井可選250型普通井口裝置； 步驟七、通井洗井，通過正反循環(huán)洗井洗至進(jìn)出口液體水質(zhì)一致，優(yōu)選不傷害煤層的壓井液，起出全部管柱，準(zhǔn)備下井工具； 步驟八、按設(shè)計(jì)連接好煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力裝置及工具，開始下放施工管柱，下放施工管柱時(shí)通過敲擊或震動(dòng)方法，清理干凈每根油管內(nèi)壁粘附的殘留物，并用與下井油管規(guī)格相匹配的通管規(guī)逐根通過方可下井； 步驟九、下放管柱時(shí)下管速度小于40根/小時(shí)，下放速度要均勻，嚴(yán)禁發(fā)生頓井口，硬提硬下現(xiàn)象；在下放油管柱，當(dāng)所述的煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力裝置的彈頂位置距人工井底100 200米時(shí)，準(zhǔn)確核對油管尺寸、根數(shù)，下放速度減緩小于20根/小時(shí)，按要求調(diào)整位置至第一順序設(shè)計(jì)脈沖加載壓裂裝置頂彈位置，誤差應(yīng)小于0.5m ； 步驟十、核對下管及附件數(shù)據(jù)，檢查壓井液是否灌滿至井口，如液柱低于井口 100米以上，由罐車注滿井口 ；安裝350型以上高壓井口裝置，連接防噴管線，檢查江口裝置，除油管閥門外先關(guān)閉所有閥門，準(zhǔn)備投撞擊桿起爆點(diǎn)火； 步驟十一、從井口油管位置投放下撞擊桿后迅速關(guān)閉油管閥門，立即快速撤離，距井口30米外觀察井口變化，通過觀察井口震動(dòng)及壓力變化等現(xiàn)象確認(rèn)煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置施工點(diǎn)火起爆成功，完成封閉式脈沖加載壓裂工藝程序；完成所述的煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置在井下進(jìn)行煤氣層壓裂松弛地應(yīng)力的功倉泛; 步驟十二、施工后 觀察1-5小時(shí)，打開井口閥門逐步泄壓，通過放噴管線放噴泄氣點(diǎn)火，如無高壓氣噴出或井噴現(xiàn)象，I小時(shí)后起出脈沖加載壓裂管柱，按設(shè)計(jì)順序號(hào)進(jìn)行下次的脈沖加載壓裂施工；按施工設(shè)計(jì)所有層組組次施工完后，按原生產(chǎn)制度投產(chǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟七所述的壓井液選用質(zhì)量濃度1%的KCL溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步驟十一具體的壓裂工藝為:首先通過撞擊或壓力起爆裝置(I)點(diǎn)火起爆，引燃高強(qiáng)度泄氣管內(nèi)腔爆燃?xì)怏w徑向泄氣壓裂裝置(2):即起爆裝置(I)點(diǎn)火起爆通過鋁制中心傳火管(I I)點(diǎn)燃輔助點(diǎn)火藥(14)，輔助點(diǎn)火藥(14)引燃壓裂藥A (13)、壓裂藥B (15)，壓裂藥A (13)、壓裂藥B (15)燃燒后產(chǎn)生高溫高壓氣體，通過高強(qiáng)度徑向泄氣管(12)泄氣產(chǎn)生一級較高壓脈沖壓力壓開煤層，啟裂裂縫并開始延伸；隨即一級燃?xì)饷}沖壓力升壓至引爆壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器(16)，壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器(16)隨即引燃鋼制中心傳火徑向燃燒火藥壓裂裝置(4)，即壓力起爆延時(shí)點(diǎn)火器(16)通過鋼制中心傳火管(17)引燃輔助點(diǎn)火藥(19)，輔助點(diǎn)火藥(19)引燃壓裂藥B (18)，壓裂藥B (18)隨即燃燒產(chǎn)生大量高溫高壓氣體，形成二級脈沖壓力波擴(kuò)展煤地層多裂縫，促使裂縫繼續(xù)拓展延伸；輔助點(diǎn)火藥(19)同時(shí)引燃點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器(20)，點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器(20)通過鋼制夾層管(21)引燃輔助延時(shí)點(diǎn)火藥組分(22)，引燃輔助延時(shí)點(diǎn)火藥組分(22)點(diǎn)火引燃點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器(23)，啟動(dòng)下一級脈沖壓裂；點(diǎn)火藥起爆延時(shí)點(diǎn)火器(23)引燃通過鋁制中心傳火管(24)引燃輔助延時(shí)點(diǎn)火藥塊(26)，輔助延時(shí)點(diǎn)火藥塊(26)引燃壓裂藥C (25)，壓裂藥C (25)隨即燃燒產(chǎn)生大量高溫高壓氣體，形成三級脈沖壓力波進(jìn)一步擴(kuò)展煤地層多裂縫，促使裂縫繼續(xù)延伸與拓展，完成煤層氣儲(chǔ)層封閉式脈沖加載壓裂 松弛地應(yīng)力的多次脈沖壓裂長生較長多裂縫體系的功能。
全文摘要
煤氣層封閉式脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的裝置及方法，設(shè)計(jì)了一種多級次中低燃速壓裂藥組合和多級延時(shí)控制的裝置，多級間歇脈沖壓力多次連續(xù)對煤氣層壓裂造縫作用以松弛煤氣層地應(yīng)力，結(jié)合煤氣層地質(zhì)特征、地層壓力參數(shù)及煤氣層井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)計(jì)算合理的峰值壓力及延伸脈沖壓力；采用封閉式脈沖加載壓裂工藝，處于煤氣層目的層的高能氣體脈沖加載壓裂松弛地應(yīng)力的氣體發(fā)生器在井筒全封閉的條件完成對煤層氣的脈沖加載壓裂地層作用，極大的提高了高溫高壓氣體的能量利用率，明顯提高了對煤氣層地層的壓裂作用效果。
文檔編號(hào)E21B43/263GK103244096SQ20131019243
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月22日
發(fā)明者吳晉軍, 劉敬 申請人:西安石油大學(xué)