[发明专利]一种超临界二氧化碳携砂压裂煤层装置及方法

权利要求书

1.一种超临界二氧化碳携砂压裂煤层装置，其特征在于，包括液态CO₂储罐(1)、增压泵(4)、加热装置(7)、高压喷射器(14)与封孔器(17)，其中，封孔器(17)包括压裂管(17-1)，液态CO₂储罐(1)经增压泵(4)、加热装置(7)与高压喷射器(14)相连；高压喷射器(14)与压裂管(17-1)相连，高压喷射器(14)还设置有引射介质进口(14-2)。

2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳携砂压裂煤层装置，其特征在于，液态CO₂储罐(1)出口处设置有第一压力表(2)；加热装置(7)入口处设置有第一单向阀(6)。

3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳携砂压裂煤层装置，其特征在于，液态CO₂储罐(1)出口通过第一液压软管(3)与增压泵(4)相连。

4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳携砂压裂煤层装置，其特征在于，高压喷射器(14)包括还工作介质进口(14-1)以及出口，工作介质进口(14-1)与加热装置(7)相连，引射介质进口(14-2)与装有粒径为60目的支撑剂的给料桶(15)相连，出口经第三液压软管(8)与封孔器(17)相连。

5.根据权利要求4所述的一种超临界二氧化碳携砂压裂煤层装置，其特征在于，液态CO₂储罐(1)为矿用卧式可移动型防爆储罐；增压泵(4)为出口压力为13MPa的矿用防爆型电磁式增压泵；封孔器(17)为高压膨胀橡胶封孔器，封孔器(17)的封孔强度为43KN。

6.根据权利要求4所述的一种超临界二氧化碳携砂压裂煤层装置，其特征在于，第三液压软管(8)上依次设置有流量计(9)、第二压力表(10)、第二单向阀(11)和三通(12)，三通(12)的一路出口与第二单向阀(11)相连，另一路出口与工作介质进口(14-1)相连，第三路出口处设置有卸压开关(13)。

7.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳携砂压裂煤层装置，其特征在于，加热装置(7)包括密封罐筒(7-4)，密封罐筒(7-4)内设置有电路板(7-1)、防爆电热管(7-2)和温度传感器(7-3)，密封罐筒(7-4)内装有CO₂，电路板(7-1)通过导线与防爆电热管(7-2)相连。

8.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳携砂压裂煤层装置，其特征在于，封孔器(17)还包括高压膨胀橡胶管(17-6)、控制阀(17-5)和充气管(17-4)，压裂管(17-1)穿过橡胶胶管(17-6)，充气管(17-4)一端位于橡胶胶管内部，另一端与控制阀(17-5)相连；压裂管(17-1)上开设有若干携砂压裂液释放孔(17-2)，压裂管(17-1)末端设置有喷嘴(17-3)。

9.一种基于权利要求1-8中任意一项所述装置的超临界二氧化碳携砂压裂煤层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在煤层压裂位置处进行钻孔，然后在钻孔(19)内放入封孔器(17)，通过封孔器(17)进行充气封孔；

步骤2：打开液态CO₂储罐(1)的液体出口阀，打开增压泵(4)开关，提高泵的压力至13MPa以上，然后向加热装置(7)中通入CO₂，并使CO₂达到临界状态；

步骤3：将临界状态的CO₂通入向高压喷射器(14)，并向高压喷射器(14)内加入支撑剂，待超临界CO₂撑开裂缝以后，再加大支撑剂流量，支撑剂和超临界CO₂进入压裂管(17-1)，实现对煤层的压裂。

10.一种根据权利要求9所述的超临界二氧化碳携砂压裂煤层的方法，其特征在于，向高压喷射器(14)内加入支撑剂时，控制砂比为5％，加大支撑剂流量时控制砂比为10％。