[发明专利]微波照射联合干冰压裂开采页岩气的装置及方法

权利要求书

1.一种微波照射联合干冰压裂开采页岩气的装置，安装于页岩气井内，其特征在于：包括微波照射组件、干冰压裂组件和页岩气收集组件，

所述页岩气井包括竖直井筒（1）和与该竖直井筒连通布置的水平井筒（2），在水平井筒的筒壁上开有射孔（3）；

所述微波照射组件包括依次连接的微波发生器（4）、波导管（5）和微波发射器（6），微波发射器置于水平井筒内并与射孔相对应布置，微波发生器通过波导管将微波传至微波发射器，微波发射器通过射孔对水平井筒外的页岩层（7）进行微波照射，形成高温的页岩层；

所述干冰压裂组件包括依次连接的干冰制备装置（8）、高压输送泵（9）、干冰输送管控制阀（10）和干冰输送管，所述干冰输送管包括主管（19）和若干支管（20），主管贯穿竖直井筒置于水平井筒内，支管连接于与射孔相对应处的主管上，在页岩气井外还设有温度报警器（21），该温度报警器上的温度传感器（22）伸入页岩气井内并置于主管末端，干冰制备装置和高压输送泵均置于页岩气井外，干冰制备装置中制备的干冰经过高压输送泵及干冰输送管送入水平井筒中，通过射孔对高温的页岩层进行压裂；

所述页岩气收集组件包括依次连接的页岩气储存装置（11）、抽气泵（12）和抽气控制阀（13），抽气控制阀与干冰输送管的前端相连通布置。

2.根据权利要求1所述的微波照射联合干冰压裂开采页岩气的装置，其特征在于：在水平井筒下方的竖直井筒内设有第一封隔器（14）。

3.根据权利要求1所述的微波照射联合干冰压裂开采页岩气的装置，其特征在于：在水平井筒末端设有第二封隔器（15）。

4.根据权利要求1所述的微波照射联合干冰压裂开采页岩气的装置，其特征在于：在干冰制备装置与高压输送泵之间设有用于添加支撑剂的补料口（16）。

5.根据权利要求1所述的微波照射联合干冰压裂开采页岩气的装置，其特征在于：所述微波照射组件还包括置于竖直井筒内的微波转换器（17），微波发生器置于页岩气井外且其微波输出端通过电缆（18）与微波转换器的微波输入端连接，微波转换器的微波输出端与波导管的微波输入端连接。

6.根据权利要求1所述的微波照射联合干冰压裂开采页岩气的装置，其特征在于：支管直径等于射孔直径且支管直径为主管直径的1/4至1/3。

7.根据权利要求1所述的微波照射联合干冰压裂开采页岩气的装置，其特征在于：所述干冰为干冰流。

8.一种微波照射联合干冰压裂开采页岩气的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、在地层中连通布置竖直井筒（1）和水平井筒（2），且竖直井筒外侧为上覆岩层，水平井筒置于页岩层（7）内，且在水平井筒的筒壁上开设射孔（3）；

S2、在水平井筒内架设波导管（5），在波导管的输出端连接上与射孔对应布置的微波发射器（6），将微波发生器（4）连接于波导管输入端；

S3、在页岩气井内设置干冰输送管，在页岩气井外设置依次连接的干冰制备装置（8）、高压输送泵（9）和干冰输送管控制阀（10），在页岩气井外设置依次连接的页岩气储存装置（11）、抽气泵（12）和抽气控制阀（13），干冰输送管控制阀的出口和抽气控制阀的进口均与干冰输送管的前端相连通布置；

S4、开启微波发生器，微波发射器激发微波通过射孔对页岩层进行照射加热；

S5、页岩层温度逐步升高，待水平井筒内的温度达到温度报警器所设置的上限温度时，关闭微波发生器；

S6、打开高压输送泵和干冰输送管控制阀，利用干冰输送管持续将干冰送入水平井筒，水平井筒内的干冰通过射孔压裂高温页岩层；

S7、当水平井筒内的温度低于温度报警器所设置的下限温度时，关闭高压输送泵和干冰输送管控制阀，再次开启微波发生器对已经压裂形成的裂缝网再次进行照射；

S8、当水平井筒内的温度加热至温度报警器所设置的上限温度的1/2时，关闭微波发生器，打开抽气泵和抽气控制阀，将页岩气收集汇入页岩气储存装置。