一种柱面三组合聚能压裂增加页岩气采收率的装置制造方法及图纸

一种柱面三组合聚能压裂增加页岩气采收率的装置，包括起爆装置和气体输送装置，起爆装置包括三组合聚能装置、起爆电路和起爆器，三组合聚能装置包括将炸药爆炸能量汇聚向右射出的左聚能罩、将炸药爆炸能量汇聚向左射出的右聚能罩、将炸药爆炸能量汇聚向正中射出的中聚能罩，左聚能罩和右聚能罩均为开口向外的旋转抛物面，中聚能罩为开口向外的柱面。与现有技术相比，由于左聚能罩、中聚能罩和右聚能罩的聚能作用，分别从左、中、右三个空间方向同时挤压爆炸压裂区的页岩，裂纹迅速贯通形成“个”字形状的页岩破裂带，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。球冠形状的凸台进一步增强了聚能效应。

【技术实现步骤摘要】
一种柱面三组合聚能压裂增加页岩气采收率的装置
本专利技术涉及增加页岩气采收率的装置，特别涉及一种柱面三组合聚能压裂增加页岩气采收率的装置。
技术介绍
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CN102168543B公开了一种通过爆炸方式增加页岩气采收率的方法及装置，所述装置设置在页岩气井裸眼中包括输药起爆装置和气体输送装置，其中输药起爆装置用于将其周围的页岩崩裂，气体输送装置将由被崩裂的页岩中渗出的页岩气输送到地面；该方法和装置存在炸药爆炸能量分散、炸药爆炸能量利用率低的问题。
技术实现思路
本专利技术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柱面三组合聚能压裂增加页岩气采收率的装置。为了解决上述技术问题，本专利技术所述一种柱面三组合聚能压裂增加页岩气采收率的装置的技术方案如下：一种柱面三组合聚能压裂增加页岩气采收率的装置，所述装置设置在页岩气井裸眼中，所述装置包括起爆装置和气体输送装置，起爆装置用于将其周围的页岩崩裂，气体输送装置将由被崩裂的页岩中渗出的页岩气输送到地面，所述起爆装置包括起爆电路和起爆器，所述气体输送装置包括右凸缘、隔离装置、油气管、孔状进气管；所述孔状进气管设置在所述隔离装置与所述右凸缘之间，孔状进气管的一端设置在所述右凸缘的通孔中，另一端设置在隔离装置上的通孔中；孔状进气管为带有若干进气孔的管，油气管的一端设置在隔离装置的通孔中，另一端与地面集气装置相连；所述起爆装置还包括三组合聚能装置，所述三组合聚能装置包括将炸药爆炸能量汇聚向右射出的左聚能罩、将炸药爆炸能量汇聚向左射出的右聚能罩、将炸药爆炸能量汇聚向正中射出的中聚能罩、设置在左聚能罩左侧的左凸缘、设置在左聚能罩和中聚能罩之间的左中凸缘、设置在右聚能罩和中聚能罩之间的右中凸缘和套管；所述左聚能罩包括左凹形外表面和左凹形内表面，所述左凹形外表面和所述左凹形内表面均为开口向外的旋转抛物面，所述左凹形内表面的旋转抛物面形成空腔；所述左聚能罩与左凸缘和左中凸缘组成一个封闭空间，并在该空间内设置炸药；所述左聚能罩的最大外径为Da，所述左聚能罩的长度为La；所述右聚能罩包括右凹形外表面和右凹形内表面，所述右凹形外表面和所述右凹形内表面均为开口向外的旋转抛物面，所述右凹形内表面的旋转抛物面形成空腔；所述右聚能罩与右凸缘和右中凸缘组成一个封闭空间，并在该空间内设置炸药；所述右聚能罩的最大外径为Db，所述右聚能罩的长度为Lb；所述中聚能罩包括中凹形外表面和中凹形内表面，所述中凹形外表面由n个形状尺寸相同且沿圆周均匀分布的、开口向外的柱面组成，n为3、4、5、6、7或8；所述中凹形内表面由m个形状尺寸相同且沿圆周均匀分布的、开口向外的柱面组成，m为3、4、5、6、7或8且m＝n；所述中凹形内表面的柱面形成空腔；所述中聚能罩与左中凸缘和右中凸缘组成一个封闭空间，并在该空间内设置炸药；所述中聚能罩的最大外径为Dc，所述中聚能罩的长度为Lc；所述左中凸缘和右中凸缘均设置有套管孔，所述套管外部为圆柱形且其内部为圆柱孔，所述套管依次穿过所述左凹形内表面的空腔、左中凸缘的套管孔、中凹形内表面的空腔、右中凸缘的套管孔、右凹形内表面的空腔和右凸缘的通孔，所述套管一端固定在左凸缘的右端面，所述套管另一端固定在右凸缘的右端面；在所述左凸缘的右表面与所述左中凸缘的左表面上间隔设置若干个起爆器，起爆器通过设置在所述套管内的起爆电路与地面控制装置连接，并通过地面控制装置控制起爆器的起爆；在所述右凸缘的左表面与所述右中凸缘的右表面上间隔设置若干个起爆器，起爆器通过设置在所述套管内的起爆电路与地面控制装置连接，并通过地面控制装置控制起爆器的起爆；在所述左中凸缘的右表面与所述右中凸缘的左表面上间隔设置若干个起爆器，起爆器通过设置在所述套管内的起爆电路与地面控制装置连接，并通过地面控制装置控制起爆器的起爆。所述左凸缘的右侧设置有左凸台，所述左凸台为向外凸起的球冠形状，所述左凸台球冠形状的凸起高度为Ht，所述左凸台球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述右凸缘的左侧设置有右凸台，所述右凸台为向外凸起的球冠形状，所述右凸台球冠形状的凸起高度为Ht，所述右凸台球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述左中凸缘的左侧设置有中凸台Ⅰ，所述中凸台Ⅰ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅰ球冠形状的凸起高度为Ht，所述中凸台Ⅰ球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述左中凸缘的右侧设置有中凸台Ⅱ，所述中凸台Ⅱ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅱ球冠形状的凸起高度为Ht，所述左中右凸台球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述右中凸缘的左侧设置有中凸台Ⅲ，所述中凸台Ⅲ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅲ球冠形状的凸起高度为Ht，所述中凸台Ⅲ球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述右中凸缘的右侧设置有中凸台Ⅳ，所述中凸台Ⅳ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅳ球冠形状的凸起高度为Ht，所述中凸台Ⅳ球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述直径Dt为炸药直径D，所述高度Ht为3mm～8mm。优选的，所述左凹形外表面的旋转轴为Xa轴，所述左凹形外表面的母线为母线A，所述母线A绕所述Xa轴旋转形成所述左凹形外表面，所述母线A是由以下方程组构成的抛物线：所述左凹形内表面的旋转轴为Xa轴，所述左凹形内表面的母线为母线B，所述母线B绕所述Xa轴旋转形成所述左凹形内表面，所述母线B是由以下方程组构成的抛物线：所述右凹形外表面的旋转轴为Xb轴，所述右凹形外表面的母线为母线C，所述母线C绕所述Xb轴旋转形成所述右凹形外表面，所述母线C是由以下方程组构成的抛物线：所述右凹形内表面的旋转轴为Xb轴，所述右凹形内表面的母线为母线D，所述母线D绕所述Xb轴旋转形成所述右凹形内表面，所述母线D是由以下方程组构成的抛物线：所述中凹形外表面的n个柱面中的一个柱面为柱面E，所述柱面E的直母线平行于Xc轴，所述柱面E的准线为准线E，所述柱面E的直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柱面三组合聚能压裂增加页岩气采收率的装置，所述装置设置在页岩气井裸眼中，所述装置包括起爆装置和气体输送装置，起爆装置用于将其周围的页岩崩裂，气体输送装置将由被崩裂的页岩中渗出的页岩气输送到地面，所述起爆装置包括起爆电路和起爆器，所述气体输送装置包括右凸缘、隔离装置、油气管、孔状进气管；所述孔状进气管设置在所述隔离装置与所述右凸缘之间，孔状进气管的一端设置在所述右凸缘的通孔中，另一端设置在隔离装置上的通孔中；孔状进气管为带有若干进气孔的管，油气管的一端设置在隔离装置的通孔中，另一端与地面集气装置相连；其特征在于,所述起爆装置还包括三组合聚能装置，所述三组合聚能装置包括将炸药爆炸能量汇聚向右射出的左聚能罩、将炸药爆炸能量汇聚向左射出的右聚能罩、将炸药爆炸能量汇聚向正中射出的中聚能罩、设置在左聚能罩左侧的左凸缘、设置在左聚能罩和中聚能罩之间的左中凸缘、设置在右聚能罩和中聚能罩之间的右中凸缘和套管；所述左聚能罩包括左凹形外表面和左凹形内表面，所述左凹形外表面和所述左凹形内表面均为开口向外的旋转抛物面，所述左凹形内表面的旋转抛物面形成空腔；所述左聚能罩与左凸缘和左中凸缘组成一个封闭空间，并在该空间内设置炸药；所述左聚能罩的最大外径为Da，所述左聚能罩的长度为La；所述右聚能罩包括右凹形外表面和右凹形内表面，所述右凹形外表面和所述右凹形内表面均为开口向外的旋转抛物面，所述右凹形内表面的旋转抛物面形成空腔；所述右聚能罩与右凸缘和右中凸缘组成一个封闭空间，并在该空间内设置炸药；所述右聚能罩的最大外径为Db，所述右聚能罩的长度为Lb；所述中聚能罩包括中凹形外表面和中凹形内表面，所述中凹形外表面由n个形状尺寸相同且沿圆周均匀分布的、开口向外的柱面组成，n为3、4、5、6、7或8；所述中凹形内表面由m个形状尺寸相同且沿圆周均匀分布的、开口向外的柱面组成，m为3、4、5、6、7或8且m＝n；所述中凹形内表面的柱面形成空腔；所述中聚能罩与左中凸缘和右中凸缘组成一个封闭空间，并在该空间内设置炸药；所述中聚能罩的最大外径为Dc，所述中聚能罩的长度为Lc；所述左中凸缘和右中凸缘均设置有套管孔，所述套管外部为圆柱形且其内部为圆柱孔，所述套管依次穿过所述左凹形内表面的空腔、左中凸缘的套管孔、中凹形内表面的空腔、右中凸缘的套管孔、右凹形内表面的空腔和右凸缘的通孔，所述套管一端固定在左凸缘的右端面，所述套管另一端固定在右凸缘的右端面；所述左凸缘的右侧设置有左凸台，所述左凸台为向外凸起的球冠形状，所述左凸台球冠形状的凸起高度为Ht，所述左凸台球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述右凸缘的左侧设置有右凸台，所述右凸台为向外凸起的球冠形状，所述右凸台球冠形状的凸起高度为Ht，所述右凸台球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述左中凸缘的左侧设置有中凸台Ⅰ，所述中凸台Ⅰ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅰ球冠形状的凸起高度为Ht，所述中凸台Ⅰ球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述左中凸缘的右侧设置有中凸台Ⅱ，所述中凸台Ⅱ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅱ球冠形状的凸起高度为Ht，所述左中右凸台球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述右中凸缘的左侧设置有中凸台Ⅲ，所述中凸台Ⅲ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅲ球冠形状的凸起高度为Ht，所述中凸台Ⅲ球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述右中凸缘的右侧设置有中凸台Ⅳ，所述中凸台Ⅳ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅳ球冠形状的凸起高度为Ht，所述中凸台Ⅳ球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述直径Dt为炸药直径D，所述高度Ht为3mm～8mm。...

【技术特征摘要】
1.一种柱面三组合聚能压裂增加页岩气采收率的装置，所述装置设置在页岩气井裸眼中，所述装置包括起爆装置和气体输送装置，起爆装置用于将其周围的页岩崩裂，气体输送装置将由被崩裂的页岩中渗出的页岩气输送到地面，所述起爆装置包括起爆电路和起爆器，所述气体输送装置包括右凸缘、隔离装置、油气管、孔状进气管；所述孔状进气管设置在所述隔离装置与所述右凸缘之间，孔状进气管的一端设置在所述右凸缘的通孔中，另一端设置在隔离装置上的通孔中；孔状进气管为带有若干进气孔的管，油气管的一端设置在隔离装置的通孔中，另一端与地面集气装置相连；其特征在于,所述起爆装置还包括三组合聚能装置，所述三组合聚能装置包括将炸药爆炸能量汇聚向右射出的左聚能罩、将炸药爆炸能量汇聚向左射出的右聚能罩、将炸药爆炸能量汇聚向正中射出的中聚能罩、设置在左聚能罩左侧的左凸缘、设置在左聚能罩和中聚能罩之间的左中凸缘、设置在右聚能罩和中聚能罩之间的右中凸缘和套管；所述左聚能罩包括左凹形外表面和左凹形内表面，所述左凹形外表面和所述左凹形内表面均为开口向外的旋转抛物面，所述左凹形内表面的旋转抛物面形成空腔；所述左聚能罩与左凸缘和左中凸缘组成一个封闭空间，并在该空间内设置炸药；所述左聚能罩的最大外径为Da，所述左聚能罩的长度为La；所述右聚能罩包括右凹形外表面和右凹形内表面，所述右凹形外表面和所述右凹形内表面均为开口向外的旋转抛物面，所述右凹形内表面的旋转抛物面形成空腔；所述右聚能罩与右凸缘和右中凸缘组成一个封闭空间，并在该空间内设置炸药；所述右聚能罩的最大外径为Db，所述右聚能罩的长度为Lb；所述中聚能罩包括中凹形外表面和中凹形内表面，所述中凹形外表面由n个形状尺寸相同且沿圆周均匀分布的、开口向外的柱面组成，n为3、4、5、6、7或8；所述中凹形内表面由m个形状尺寸相同且沿圆周均匀分布的、开口向外的柱面组成，m为3、4、5、6、7或8且m＝n；所述中凹形内表面的柱面形成空腔；所述中聚能罩与左中凸缘和右中凸缘组成一个封闭空间，并在该空间内设置炸药；所述中聚能罩的最大外径为Dc，所述中聚能罩的长度为Lc；所述左中凸缘和右中凸缘均设置有套管孔，所述套管外部为圆柱形且其内部为圆柱孔，所述套管依次穿过所述左凹形内表面的空腔、左中凸缘的套管孔、中凹形内表面的空腔、右中凸缘的套管孔、右凹形内表面的空腔和右凸缘的通孔，所述套管一端固定在左凸缘的右端面，所述套管另一端固定在右凸缘的右端面；所述左凸缘的右侧设置有左凸台，所述左凸台为向外凸起的球冠形状，所述左凸台球冠形状的凸起高度为Ht，所述左凸台球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述右凸缘的左侧设置有右凸台，所述右凸台为向外凸起的球冠形状，所述右凸台球冠形状的凸起高度为Ht，所述右凸台球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述左中凸缘的左侧设置有中凸台Ⅰ，所述中凸台Ⅰ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅰ球冠形状的凸起高度为Ht，所述中凸台Ⅰ球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述左中凸缘的右侧设置有中凸台Ⅱ，所述中凸台Ⅱ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅱ球冠形状的凸起高度为Ht，所述左中右凸台球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述右中凸缘的左侧设置有中凸台Ⅲ，所述中凸台Ⅲ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅲ球冠形状的凸起高度为Ht，所述中凸台Ⅲ球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述右中凸缘的右侧设置有中凸台Ⅳ，所述中凸台Ⅳ为向外凸起的球冠形状，所述中凸台Ⅳ球冠形状的凸起高度为Ht，所述中凸台Ⅳ球冠形状的最大开口部分圆的直径为Dt；所述直径Dt为炸药直径D，所述高度Ht为3mm～8mm。2.根据权利要求1所述的一种柱面三组合聚能压裂增加页岩气采收率的装置，其特征在于，所述左凹形外表面的旋转轴为Xa轴，所述左凹形外表面的母线为母线A，所述母线A绕所述Xa轴旋转形成所述左凹形外表面，所述母线A是由以下方程组构成的抛物线：所述左凹形内表面的旋转轴为Xa轴，所述左凹形内表面的母线为母线B，所述母线B绕所述Xa轴旋转形成所述左凹形内表面，所述母线B是由以下方程组构成的抛物线：所述右凹形外表面的旋转轴为Xb轴，所述右凹形外表面的母线为母线C，所述母线C绕所述Xb轴旋转形成所述右凹形外表面，所述母线C是由以下方程组构成的抛物线：所述右凹形内表面的旋转轴为Xb轴，所述右凹形内表面的母线为母线D，所述母线D绕所述Xb轴旋转形成所述右凹形内表面，所述母线D是由以下方程组构成的抛物线：所述中凹形外表面的n个柱面中的一个柱面为柱面E，所述柱面E的直母线平行于Xc轴，所述柱面E的准线为准线E，所述柱面E的直母线沿着所述准线E平行移动形成所述柱面E，所述准线E是开口向外的曲线；所述中凹形内表面的m个柱面中的一个柱面为柱面F，所述柱面F的直母线平行于Xc轴，所述柱面F的准线为准线F，所述柱面F的直母线沿着所述准线F平行移动形成所述柱面F，所述准线F是开口向外的曲线；上面各式中：Oa-XaYaZa坐标系的坐标原点在所述左聚能罩的轴线上且在左聚能罩的长度的中点，Xa轴、Ya轴和Za轴构成右手直角坐标系，Xa轴与所述左聚能罩的轴线重合，Xa轴正方向从左聚能罩的左侧指向左聚能罩的右侧；xa、ya和za分别为Xa轴、Ya轴和Za轴的坐标变量；Oa1-Xa1Ya1Za1坐标系的坐标原点在Oa-XaYaZa坐标系中为(-b1,c1,0)，Xa1轴、Ya1轴和Za1轴构成右手直角坐标系，Za1轴与Za轴平行，Xa1轴与Xa轴夹角为θa；xa1、ya1和za1分别为Xa1轴、Ya1轴和Za1轴的坐标变量；Oa2-Xa2Ya2Za2坐标系的坐标原点在Oa-XaYaZa坐标系中为(-b2,c2,0)，Xa2轴、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周海，
申请(专利权)人：重庆霓裳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50