[发明专利]一种安全型高能气体压裂装置

说明书

一种安全型高能气体压裂装置，包括点火药环(1)和产气药环(2)。点火药环(1)内管内形成的中孔为通孔，可放置点火器，与点火药环(1)、产气药环(2)一同组成传火序列，达到通过产气药环(2)燃烧产生大量高能气体，从而对周围约束体进行压裂的目的。该装置由内到外所装填含能材料的敏感度依次降低，点火药环(1)采用不产气的含能材料，产气药环(2)采用钝感产气剂，且产气药环的单边厚度小于所装填钝感产气剂的熄爆直径。本发明采用模块化设计，各组件分开贮存、运输并现场组装，在常压下不能被8号雷管起爆；传火可靠，能够削弱径向间隙效应，无“压死”现象出现，可根据需要将不同数量的本发明装置串连，压裂效果可灵活调整。

技术领域

本发明属于石油、页岩气、硫铁矿等矿产资源开采技术领域，特别涉及一种安全型高能气体压裂装置。

背景技术

高能气体压裂技术通过火药爆燃产生大量高温、高压气体的方式，对气体、液体、气液混合泡沫等工质加压并作用于石油、页岩气、硫铁矿等矿产资源储层，使储层产生裂缝，从而增加同时解堵液态和气态资源渗流通道、沟通不同储层或对固态矿产储层预裂以便于固态矿产资源的后期机械开采，最终达到增产的目的。

目前的高能气体压裂装置，几乎均为整体贮存、运输，其中部分装置用金属壳体封装，在常压下几乎均能被8号雷管起爆，同时可能存在意外发火启动的危险。一旦在贮存、运输和使用过程中出现意外或意外流失，易造成安全事故，甚至危害公共安全。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种安全型高能气体压裂装置，通过模块化设计实现装置组件可分离并单独贮存和运输，且组件均为可燃材质、并可根据需要灵活调整压裂效果，以解决该类装置在贮存、运输和使用过程中的安全性问题，并且该装置工作稳定、可靠。

本发明的技术方案是，一种安全型高能气体压裂装置，包括点火药环和产气药环；点火药环和产气药环均包括内管、两端堵头、外管和含能材料；点火药环和产气药环的内管均为通孔，点火药环和产气药环的两端堵头均用于封堵装填于各自的内管和外管之间的含能材料；点火药环的外管外径与产气药环的内管内径尺寸大小相等，以使产气药环套装于点火药环外部；点火药环内封装的含能材料的敏感度低于所述产气药环内封装的含能材料的敏感度。

本发明装置的点火药环的内管里面为通孔，构成本发明安全型高能气体压裂装置的中心通孔，中心通孔在所述高能气体压裂装置工作时，可充当火焰传播的通道，同时可被压缩，增大所述点火药环和产气药环的径向可扩张体积，进而能够削弱径向间隙效应，避免因药剂工作时受高压达到临界密度而出现“压死”现象，令传火稳定、可靠。

进一步的，上述点火药环内装填的含能材料为不产气的含能材料。

更进一步的，上述不产气的含能材料的主要成分为高氯酸钾、二氧化锰、硅粉、硼粉中的一种或多种。

点火药环是由无气体钝感混合点火药剂直接装填于点火药环的外管和内管之间的管壳结构中或压制成环形药柱装填于点火药环的外管和内管之间并用两端堵头封堵而构成的环形体，其所采用点火药剂的摩擦感度满足按WJ/T9052.1的规定测得的发火率≤2％的要求；撞击感度满足按WJ/T 9052.2的规定测得的发火率≤2％的要求；静电感度满足按GJB 5891.27的规定测得的50％发火能量值≥100mJ的要求。

进一步的，上述产气药环内装填的含能材料为钝感产气剂。

更进一步的，上述产气药环的单侧环厚度小于所装填钝感产气剂的熄爆直径。

还更进一步的，上述钝感产气剂的主要成分为高氯酸钾、碱式硝酸铜、硝酸胍、偶氮二甲酰胺、硅粉、丙三醇中的一种或多种。