[发明专利]煤层液态二氧化碳压裂装置及方法

权利要求书

1.煤层液态二氧化碳压裂装置，其特征在于：包括用于提供液态CO₂的供应单元、压裂泵、封孔器、第一管道和第二管道；

所述封孔器是用于放置在待压裂煤层钻孔内的封孔器，包括注浆管、第一封孔胶囊、第二封孔胶囊和压裂管，注浆管的一端和压裂管的一端均穿过第一封孔胶囊并固定在第一封孔胶囊上，压裂管的另一端穿过第二封孔胶囊并固定在第二封孔胶囊上，注浆管的另一端位于第一封孔胶囊和第二封孔胶囊之间；

所述压裂泵包括压裂液入口和压裂液出口，所述供应单元通过第一管道与压裂液入口连通，压裂液出口通过第二管道与固定在第一封孔胶囊处的压裂管连通；

所述第二管道上设有单向阀和三通，单向阀位于压裂液出口和三通之间；

固定在第一封孔胶囊处的注浆管端头设有注/排浆口。

2.根据权利要求1所述的煤层液态二氧化碳压裂装置，其特征在于：靠近第二封孔胶囊的压裂管的延伸段上设有CO₂释放孔。

3.根据权利要求2所述的煤层液态二氧化碳压裂装置，其特征在于：所述CO₂释放孔有5个，相邻CO₂释放孔的间距均为1m。

4.根据权利要求3所述的煤层液态二氧化碳压裂装置，其特征在于：所述第一管道上设有流量计。

5.根据权利要求4所述的煤层液态二氧化碳压裂装置，其特征在于：所述压裂泵是压力和流量能够调节的防爆型液态CO₂压裂泵。

6.根据权利要求5所述的煤层液态二氧化碳压裂装置，其特征在于：所述供应单元上设有液体进出阀、放空阀、气体进出阀、安全阀、测满阀、压力表、加压阀和液位计。

7.根据权利要求6所述的煤层液态二氧化碳压裂装置，其特征在于：所述供应单元是槽车或罐体，第一管道和第二管道均为软管。

8.基于权利要求1至7任一权利要求所述的煤层液态二氧化碳压裂装置的煤层液态CO₂压裂方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、钻孔：采用钻具在煤层压裂位置处进行打钻得到钻孔，每个钻孔的两侧还钻有一个或多个检验孔；

步骤2、封孔：将第一封孔胶囊和第二封孔胶囊推进至钻孔内，第二封孔胶囊与钻孔的底部存在空隙，同时按照权利要求1的连接关系将注浆管和压裂管分别固定，并且各管路之间密闭连接，通过注浆管在两个封孔胶囊之间的空隙内注入封孔用浆液；

步骤3、压裂：

由供应单元通过压裂管向步骤1的钻孔内通入CO₂，在通入CO₂的过程中，将压裂泵的压力逐步升高对煤层实施压裂。

9.根据权利要求8所述的煤层液态CO₂压裂方法，其特征在于：还包括以下步骤：

步骤4、监测：监测钻孔两侧的检验孔中的CO₂浓度；

步骤5、泄压：压裂结束后，将各管路中的压力放空，排出封孔浆液，回收压裂装置。

10.根据权利要求9所述的煤层液态CO₂压裂工艺，其特征在于：所述步骤1中的钻孔和检验孔位于同一水平高度；

所述步骤3中试压时，压裂泵的试压压力大于或等于泵的额定压力，在试压过程中，运行煤层液态二氧化碳压裂装置的运行时间不少于10min；

步骤3中压裂时，当压裂泵的泵压升高至压裂泵的额定压力时停止压注，保压时间不少于1小时。