[发明专利]一种等离子体定向致裂页岩的装置和方法

说明书

本发明公开了一种等离子体定向致裂页岩的装置和方法，包括聚能射孔装置、纳米导电粉末输送装置、等离子体放电装置。聚能射孔装置包括高压流体泵站、射流液输送管、射孔器，聚能射孔装置可在页岩储层内部构筑定向缝槽。纳米导电粉末输送装置包括用于将纳米导电粉末和氧化剂粉末喷在定向缝槽表面的输送风机、纳米导电粉末输送管和输送喷口。等离子体放电装置用于对定向缝槽重复多次放电，包括有高压线缆、金属丝驱动器、根金属丝、等离子体发生器、高压放电开关、正电极、负电极。本装置通过纳米级别的导电粉末诱导等离子体放电，对煤岩体进行定向致裂，为页岩气的开发提供有效手段。

技术领域

本发明涉及页岩储层的定向致裂领域，具体地说是一种等离子体定向致裂页岩的装置和方法。

背景技术

我国页岩储层具有较大的埋深、较高的温度、较高的压力以及极低的气体渗透性等特点，这对于页岩气的开发造成了极大的困难，因此，为实现页岩气资源的商业化开采必须对原始储层的渗透性进行人工改造，在原始储层内部形成相互连通的裂隙，从而达到页岩气的量产。

目前，常用的页岩储层增透措施以水力压裂为主，大量学者对相关技术进行了研究并且取得了较好的现场应用效果，但是水力压裂技术应用过程中还存在以下几个问题：

1.压裂过程中受到页岩储层非均质性的影响，水无法实现对页岩的均匀作用，导致裂隙在页岩内部的延伸与扩展难以控制，同时也会对上覆岩层及下覆岩层赋存情况造成一定的破坏。

2.压裂过程中需要大量的清水资源，大量的水资源残留在页岩内部时会造成水锁现象，同时也会造成水资源的浪费。

因此，急需一种等离子体定向致裂页岩的装置和方法，来克服现有页岩储层致裂方法中存在的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种等离子体定向致裂页岩的装置和方法，该方法通过纳米级别的导电粉末诱导等离子体放电，对煤岩体进行定向致裂，为页岩气的开发提供有效手段。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种等离子体定向致裂页岩储层的装置，包括聚能射孔装置、纳米导电粉末输送装置、等离子体放电装置。

所述聚能射孔装置包括高压流体泵站、射流液输送管、射孔器。

所述高压流体泵站与射流液输送管的一端相连，射流液输送管的另一端伸入页岩储层内，并且此端设置有射孔器；

页岩储层内部在所述聚能射孔装置的作用下，构筑有若干个定向缝槽。

所述射流液输送管上设置有用于控制聚能射孔装置启闭的高压阀门。

所述纳米导电粉末输送装置包括输送风机、纳米导电粉末输送管、输送喷口。

所述输送风机出风口与纳米导电粉末输送管一端相连，纳米导电粉末输送管另一端设置有输送喷口；所述输送喷口在输送风机的驱动下，通过纳米导电粉末输送管，将纳米导电粉末和氧化剂粉末喷在定向缝槽表面。

所述等离子体放电装置包括高压线缆、金属丝驱动器和若干根金属丝。

每根所述金属丝一端固定在高压线缆上，另一端在金属丝驱动器的驱动下，伸入页岩储层内的定向缝槽中。

所述等离子体放电装置还包括等离子体发生器、高压放电开关、正电极、负电极。

所述正电极和负电极均布设在高压线缆上。

所述等离子体发生器一端与正电极相连，另一端与负电极相连。

所述等离子体发生器与正电极之间还设置有用于控制等离子体发生器启停的高压放电开关。