[发明专利]一种煤层气强脉冲压裂开发装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气压裂开发的增产技术，特别涉及一种煤层气强脉冲压裂开发装置。

技术背景

我国煤层气资源储量非常丰富，位列世界第三位，但利用率很低。煤气层多为低渗透率、低压力、低含水饱和度，富含煤层气的煤田大都具有构造复杂、煤体破坏严重等特点，开发难度较大。目前提高煤层渗透率主要有洞穴法和水力压裂法，其中包括：垂直井套管射孔完井、清水加砂压裂、活性水加砂压裂、洞穴完井等工艺及空气钻井，氮气泡沫压裂，清洁压裂液、胶加砂压裂，注入二氧化碳等研究与尝试，以提高煤层气井产量和采收率，积累了很多经验，但改造效果并不理想。

我国煤气层具有特低渗、低压、煤气层构造复杂等特征，煤气层地层环境复杂，开发难度较大，其中煤层气吸附性较强是煤层气开发的主要难点。煤层气吸附性分为物理吸附和化学吸附，物理吸附作用较容易解吸，而化学吸附作用就较困难。化学吸附作用状态转变为物理吸附作用状态就要克服吸附质与吸附剂表面形成化学键所需的能量，创造条件转变吸附状态。研究表明：自然界煤层中的煤层气吸附条件、吸附过程与煤层气解吸条件、解吸过程明显本质不同，主要与作用过程、时间、条件、类型、影响因素等密切相关。煤层气解吸方法主要有降压解吸、升温解吸、置换解吸等，研究如何有效解吸煤层气的方法是煤层气开发的关键所在。煤储层的渗流能力是煤层中气体导流能力的反映，它关系到甲烷气体在煤中的赋存状态和开采抽放的难易程度。煤层气存在于煤的双孔隙系统中，煤的双孔隙系统为基质孔隙和裂缝孔隙。另外煤层气井一般井较浅(一般小于1000m)，层多、层薄、夹层较多、较大，施工较复杂；与油气井地层特征相比，煤地层一般破裂压力较低，地层塑性较强，水敏性较强，给水力压裂措施的有效性都带来难题。

水力压裂是目前较常用的煤气层改造措施，由于其压力过程中压力上升缓慢，产生和形成的裂缝受到地层主应力约束，一般只能形成两翼对开的两条垂直裂缝。但离主裂缝较远的煤气层难以再产生裂缝，煤气层的渗透性和空隙度基本不受影响，地应力、温度基本不改变，而压力变化仅限于主裂缝附近，难以形成煤层气解吸环境和条件，煤层气也难以解吸出来，所以有些井水力压裂后衰减较快，重复压裂改造也难以改变。如何有效提高煤气层渗透性和基质空隙的连通性，创造有利煤层气解吸的环境和条件，促进煤层气有效解吸出来的方法是研究问题的关键。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种煤层气强脉冲压裂开发装置，针对煤气层地质特征、主要开发难点及煤气层井身结构特点，在煤气层目的层通过产生高温高压气体快速膨胀作用及形成强脉冲压力波加载作用压裂煤气层，促使煤气层产生和形成较长多裂缝体系，提高和改善地层渗透导流能力和基质空隙的连通性，创造有利于煤层气解吸的环境和条件，促进煤层气的解吸和泻出，并通过形成和产生的多裂缝沟通体系扩散到井筒，达到提高煤层气井产量的目的。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种煤层气强脉冲压裂开发装置，包括起爆装置1，起爆装置1连接有高压燃气枪装置2，高压燃气枪装置2通过第一转换连接件3连接有第一承载式燃气装置4，第一承载式燃气装置4通过第二转换连接件5连接有第二承载式燃气装置6，第二承载式燃气装置6的末端是可燃导向体8，第二承载式燃气装置6与可燃导向体8之间设置有可燃挡板7。

所述的高压燃气枪装置2包括一管状的泄压管9，泄压管9的内壁上设置有包覆层10，包覆层10内设置有传火管11，传火管11的内部是一级辅助点火药12，传火管11与包覆层10之间是一级压裂药13。

所述的第一承载式燃气装置4包括包覆隔热壳体14，包覆隔热壳体14的内部设置有承载传火管15，承载传火管15内部是二级辅助点火药16，承载传火管15与覆隔热壳体14之间是二级压裂药17。

所述的第二承载式燃气装置6与第一承载式燃气装置4的内部结构相同。

所述的第一转换连接件3和第二转换连接件5内部分别设置有第一延时点火器18和第二延时点火器19。

本发明先以起爆装置1高于煤气层地层破裂压力1.5-3.5倍的强脉冲压开煤地层产生多裂缝，然后通过高压燃气枪装置2、第一承载式燃气装置4和第二承载式燃气装置6实施多次连续高压脉冲波冲击压裂地层，促使地层产生和形成多条较长的径向多裂缝体系，提高和改善地层渗透导流能力和基质空隙的连通性，创造有利煤层气解吸的环境和条件，促进煤层气解吸和泻出，达到提高煤层气井产量的目的。