[发明专利]一种压裂方式增加页岩气采收率的旋转曲面聚能罩

说明书

一种压裂方式增加页岩气采收率的旋转曲面聚能罩，包括凹形外表面和凹形内表面，所述凹形外表面和所述凹形内表面均为开口向外的旋转曲面，所述凹形内表面的旋转曲面形成空腔。与现有技术相比，由于旋转曲面聚能罩的聚能作用，炸药爆炸后，爆炸能量沿垂直于轴旋转的空间方向汇聚射出，向外挤压爆炸压裂区的页岩，裂纹迅速贯通形成页岩破裂带，增加了页岩的比表面积，从而有效增加了页岩气的解析速率及其采收率。

技术领域

本发明涉及增加页岩气采收率的装置，特别涉及一种压裂方式增加页岩气采收率的旋转曲面聚能罩。

背景技术

页岩气是一种新兴的洁净能源，因其储量大、开采周期长等特点而倍受关注。然而作为储气载体的页岩体因其天然孔隙率小，渗透率低，95％的页岩气井需要通过人工致裂的方式增加页岩体渗透率，方可有工业开采价值。

目前，人工致裂的方法主要包括两类：一是水力压裂方法、二是泡沫压裂方法。水力压裂方法主要通过向钻孔中注入高压液体达到致裂岩层的目的。按照具体的压裂工艺，水力压裂方法包括多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂等三种。多级压裂是利用封堵球或限流技术分隔储层不同层位进行分段压裂的技术。清水压裂是利用大量清水注入地层诱导产生导流裂缝的压裂技术。水力喷射压裂是利用高速和高压流体携带砂体进行射孔并打开裂缝的压裂技术。泡沫压裂方法主要通过向钻孔内注入高压的液气混合体达到致裂岩层的目的。根据气体成分的不同，泡沫压裂方法可以分为氮气泡沫压裂及二氧化碳泡沫压裂等两种。水力压裂方法及泡沫压裂方法在页岩层压裂过程中均存在难以克服的缺点：一是压裂液中均配备有大量化学药剂，对地层损害大；二是压裂后期主裂缝贯通后，压裂液的漏失较为严重；三是压裂液的反排较慢。最主要的，页岩气的赋存形式以吸附气为主，只有通过破碎的方法增加页岩体的比表面积，才能增加吸附气体的解析量，而上述两类压裂方法主要通过贯通岩体中的天然裂隙达到增产的目的，这与页岩气自身的赋存特性是不一致的。

中国专利CN103453803B公开了高效破石用聚能罩，该聚能罩主要由一端开口且其内部具有空腔的半封闭结构的主体、设置在主体上的凸缘组成，主体上的内外表面均为球面，主要用于爆破碎石，而且该聚能罩的炸药爆炸能量向只能在一个方向汇聚，不能用于通过压裂方式开采页岩气。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供克服上述技术问题的一种压裂方式增加页岩气采收率的旋转曲面聚能罩。

为了解决上述技术问题，本发明所述一种压裂方式增加页岩气采收率的旋转曲面聚能罩的技术方案如下：

一种压裂方式增加页岩气采收率的旋转曲面聚能罩，该旋转曲面聚能罩包括凹形外表面和凹形内表面，所述凹形外表面和所述凹形内表面均为开口向外的旋转曲面，所述凹形内表面的旋转曲面形成空腔；所述旋转曲面聚能罩的最大外径为D_c，所述旋转曲面聚能罩的长度为L_c。

优选的，所述凹形外表面的旋转轴为X_c轴，所述凹形外表面的母线为母线E，所述母线E绕所述X_c轴旋转形成所述凹形外表面，所述母线E是由以下方程构成的抛物线：

y_c＝a₃+b₃x_c²； (5)

所述凹形内表面的旋转轴为X_c轴，所述凹形内表面的母线为母线F，所述母线F绕所述X_c轴旋转形成所述凹形内表面，所述母线F是由以下方程构成的抛物线：

y_c＝a₄+b₄x_c²； (6)

上面各式中：