[发明专利]一种实现二氧化碳连续脉动冲击压裂装置、方法及应用

说明书

本发明公开了一种实现二氧化碳连续脉动冲击压裂装置，包括依次连接的自动启闭装置（1）、二氧化碳爆燃冲压装置（2）和自动进料装置（3）；自动启闭装置（1）内设置了两处独立的压力仓，能够通过压力差来控制其右方二氧化碳爆燃冲压装置（2）的开关，进而自动控制泄压的时间；自动进料装置（3）由一个活塞（3‑3）和两个管道等组成，能够自动控制原料的添加。本发明还公开了一种采用实现二氧化碳连续脉动冲击压裂装置的方法及应用。本发明的整个装置依靠系统内部二氧化碳压力平衡和活塞的运动自动连续循环进行，不需要人工手动添加原料以及进行压力控制。

技术领域

本发明属于岩石力学技术领域，具体涉及一种实现二氧化碳连续脉动冲击压裂装置、方法及应用。

背景技术

据中石油给出的一组最新数据显示，非常规资源已经占据了中石油在国内油气资源中的大半边天，2017年新增探明储量中，低渗、特低渗原油储量占比94%。另据最新发布的《中国矿产资源报告（2018）》显示，截至4月底，我国页岩气累计探明地质储量已经超过万亿立方米。水力压裂作为一种非常规资源开采过程中重要的技术手段，由于其高效、经济、操作简单的特点，至今在国民经济建设中仍然具有不可替代的地位。

但随着科技水平的提高、生活水平改善，人们对健康的重视和人们对环境保护意识的增强，水力压裂的缺陷和产生的危害也日益受到人们的重视。首先，会对油层本身造成伤害，出现堵塞油气渗流通道, 导致压裂裂缝的导流能力下降等危害。其次，水力压裂技术需要消耗大量水资源且不可回收。每口页岩气井需耗费 400万加仑（1加仑约合 3.78升）的水才能使页岩断裂。但同时行业市场规模在不断扩大，用于生产页岩气的水力压裂的水处理市场，2020年将增长9倍，达到90亿美元。同时，气体和水力压裂过程中使用的化学物质污染提供饮用水的蓄水层，造成严重的水污染，甚至危及人们公共健康，造成地震等自然灾害。

因此，本发明针对上述问题，提出了一种能够实现连续多次进行二氧化碳脉动冲击压裂的装置、方法及应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种实现二氧化碳连续脉动冲击压裂装置，该装置可以自动连续利用二氧化碳相变产生的高压气体压裂深部岩体，不断地脉动冲击压裂岩体，且残余的大量二氧化碳气体提高岩体体积裂缝的形成。

同时，本发明还提供一种实现二氧化碳连续脉动冲击压裂的方法，该方法为安全、环保、高效，冲击波可控的动态破岩方法。

同时，本发明还提供一种实现二氧化碳连续脉动冲击压裂装置在硬岩真三轴静态气动压裂破岩中的应用，该应用可以自动连续利用二氧化碳相变产生的高压气体压裂深部岩体，不断地脉动冲击压裂岩体，加速硬岩体积裂缝的形成。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种实现二氧化碳连续脉动冲击压裂装置，

包括依次连接的自动启闭装置、二氧化碳爆燃冲压装置和自动进料装置；

所述自动启闭装置包括中筒，所述中筒的一端连接有后盖，所述中筒的另一端与所述二氧化碳爆燃冲压装置相连；

所述后盖上设置有加压口，所述中筒内设置有第一环形凸起，所述第一环形凸起上设置有第二环形凸起，所述中筒内设置有内部活塞，所述内部活塞的中部设置有第三环形凸起，所述内部活塞在靠近所述后盖的一端设置有第四环形凸起；

所述内部活塞的右侧与脉冲封闭装置相连；

所述第四环形凸起位于所述第一环形凸起的左侧，所述第二环形凸起位于所述内部活塞的右侧，所述第四环形凸起与所述中筒的内表面密封式滑动连接，所述第三环形凸起与所述第一环形凸起密封式滑动连接，所述第二环形凸起与所述脉冲封闭装置密封式滑动连接；

所述第二环形凸起右侧的所述第一环形凸起上设置有卡扣，所述卡扣的下表面与所述脉冲封闭装置相抵触；