[发明专利]一种压裂方式增加页岩气采收率的圆弧柱面聚能罩

说明书

一种压裂方式增加页岩气采收率的圆弧柱面聚能罩，包括凹形外表面和凹形内表面，所述凹形外表面由n个形状尺寸相同且沿圆周均匀分布的、开口向外的圆弧柱面组成，n为3、4、5、6、7或8；所述凹形内表面由m个形状尺寸相同且沿圆周均匀分布的、开口向外的圆弧柱面组成，m为3、4、5、6、7或8且m＝n；所述凹形内表面的圆弧柱面形成空腔。与现有技术相比，炸药爆炸后，爆炸能量集中向n个圆心直线的空间方向射出，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圆弧柱面聚能罩。

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圆弧柱面聚能罩。

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圆弧柱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圆弧柱面聚能罩，该圆弧柱面聚能罩包括凹形外表面和凹形内表面，所述凹形外表面由n个形状尺寸相同且沿圆周均匀分布的、开口向外的圆弧柱面组成，n为3、4、5、6、7或8；所述凹形内表面由m个形状尺寸相同且沿圆周均匀分布的、开口向外的圆弧柱面组成，m为3、4、5、6、7或8且m＝n；所述凹形内表面的圆弧柱面形成空腔；所述圆弧柱面聚能罩的最大外径为D_c，所述圆弧柱面聚能罩的长度为L_c；

优选的，所述凹形外表面的n个圆弧柱面中的一个圆弧柱面为圆弧柱面E，所述圆弧柱面E的直母线平行于X_c轴，所述圆弧柱面E的准线为准线E，所述圆弧柱面E的直母线沿着所述准线E平行移动形成所述圆弧柱面E，所述准线E是一段圆弧，圆弧圆心在圆弧柱面聚能罩的装药长度L_c的中间位置且与所述X_c轴的距离为L_c1，圆弧半径为R_c1；