复合气体脉动压裂器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤层气开采用压裂装置，具体为一种复合气体脉动压裂器。
【背景技术】
[0002]煤层气开采过程中，主要使用的方法是注气开采法，注气开采就是向煤层气层中注入氮气，二氧化碳等比煤层气吸附能力强的非易燃的无毒解吸气体，通过增大煤层中的压力以及改变煤层的渗透率来开采煤层气。不间断的注入气体使开采区的气体压力增大，煤层气渗流的压力梯度也随之增大，因而煤层的渗流速率也增大。渗流速率增大引起孔隙中煤层气分压下降速率加快，因而引起更多吸附于煤层的煤层气解吸。
[0003]目前压裂器主要用于地下井，缺点是单次使用，每次重复使用前都需预先灌入液态二氧化碳，而且单根压裂器产生压力峰值高，脉宽窄，总能量较小，瞬态破坏力大，持续压裂能量不足，通常在使用时都是多根压裂器串联，同时在压裂器使用完毕后，由于爆炸产生的高压气体会使压裂器竖管深埋在煤层中，需人工取出，这也是耗时耗力的工程。
【发明内容】
[0004]本实用新型为了解决现有压裂器使用时存在需二次灌装、压力能量不足、压裂时间短、周期长且污染地层的问题，提供了一种复合气体脉动压裂器。
[0005]本实用新型是采用如下技术方案实现的:复合气体脉动压裂器，包括三组燃料供给系统、一组液态二氧化碳供给系统和燃烧系统;燃烧系统包括与煤层气竖井连接的燃烧缸体，燃烧缸体上盖有燃烧缸盖，燃烧缸盖中心设置有火花塞，燃烧缸体上部设置有燃烧室，燃烧缸体下部设置有与燃烧室和煤层气竖井连通的气体压入通道，气体压入通道内设置有活塞和位于其下方且与气体压入通道固定的支撑挡板，支撑挡板与活塞之间设置有与两者连接的涨紧弹簧，且活塞上固定有与气体压入通道内壁紧贴的限位环形隔板，限位环形隔板和支撑挡板上均开有若干上下位置对应的气体引流孔，支撑挡板下方的气体压入通道上设置有泄压管路，泄压管路上设置有压力表和泄压阀；燃料供给系统和液态二氧化碳供给系统均是由储罐、单向阀、增压栗、单向阀1、电动调节阀、高压储罐、压力传感器、常闭电磁阀、流量计通过输送管依次连通而成，燃料供给系统的输送管端部与燃烧室之间连接有雾化喷头，液态二氧化碳供给系统的输送管端部与支撑挡板下方的气体压入通道连通。
[0006]作业时，三个燃料供给系统的储罐分别装入硝酸铵、甘油和水，首先对液态二氧化碳供给系统的计量栗加压，在压力达到一定值后，打开常闭电磁阀，加压后的液态二氧化碳经气体压入通道被压入竖井中，随后燃料供给系统中的硝酸铵增压栗和甘油增压栗同时分别给硝酸铵和甘油加压，两种液体分别在流经雾化喷头时，因管内高压迅速雾化并被喷射到燃烧室内，两种气体在燃烧室内混合形成可燃混合气并被压缩，压力与温度随之上升，在燃烧室内增加到一定压力后，控制燃料供给系统中水增压栗向燃烧室内充入雾化后的水与硝酸铵、甘油混合后，控制火花塞点火，燃烧室内温度、压力急剧上升，高压气体产生的压力作用在活塞上，使得活塞下压涨紧弹簧，产生向下位移，高压气体流入到煤层气竖井中并迫使竖井中的液态二氧化碳进入煤层中对其产生压裂；当高压气体进入到竖井中后，产生的压力会对活塞产生向上推力，最终活塞完全复位到燃烧室点火之前状态，一次压裂过程完成;通过读取压力表数值判断煤层气竖井内压力是否达到压裂要求或者是超过安全阀值，若超过安全阀值，通过泄压阀进行泄压，克服了现有压裂器使用时存在需二次灌装、压力能量不足、压裂时间短、周期长且污染地层的问题。
[0007]本实用新型结构设计合理可靠，通过不间断向煤层竖井中增压脉动压力实现对煤层压裂和保持裂缝延伸的要求，而且克服了需二次灌装、压裂器产生压力能量不足、压裂时间短的问题，同时也克服了水力压裂过程的压裂周期长，对地层污染，需要二次注入解吸气体的问题。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的结构不意图；
[0009]图2为图1中燃料供给系统及液态二氧化碳供给系统的结构示意图；
[0010]图3为图1中限位环形隔板的俯视示意图。
[0011]图中:1-燃料供给系统，2-液态二氧化碳供给系统，3-燃烧缸体，4-燃烧缸盖，5-火花塞，6-燃烧室，7-气体压入通道，8-活塞，9-支撑挡板，10-涨紧弹簧，11-限位环形隔板，12-气体引流孔，13-泄压管路，14-压力表，15-泄压阀，16-储罐，17-单向阀，18-增压栗，19-单向阀I，20-电动调节阀，21-高压储罐，22-压力传感器，23-常闭电磁阀，24-流量计，25-输送管，26-雾化喷头。
【具体实施方式】
[0012]复合气体脉动压裂器，包括三组燃料供给系统1、一组液态二氧化碳供给系统2和燃烧系统;燃烧系统包括与煤层气竖井连接的燃烧缸体3，燃烧缸体3上盖有燃烧缸盖4，燃烧缸盖4中心设置有火花塞5，燃烧缸体3上部设置有燃烧室6，燃烧缸体3下部设置有与燃烧室6和煤层气竖井连通的气体压入通道7，气体压入通道7内设置有活塞8和位于其下方且与气体压入通道7固定的支撑挡板9，支撑挡板9与活塞8之间设置有与两者连接的涨紧弹簧10，且活塞8上固定有与气体压入通道7内壁紧贴的限位环形隔板11，限位环形隔板11和支撑挡板9上均开有若干上下位置对应的气体引流孔12，支撑挡板9下方的气体压入通道7上设置有泄压管路13，泄压管路13上设置有压力表14和泄压阀15;燃料供给系统1和液态二氧化碳供给系统2均是由储罐16、单向阀17、增压栗18、单向阀119、电动调节阀20、高压储罐21、压力传感器22、常闭电磁阀23、流量计24通过输送管25依次连通而成，燃料供给系统1的输送管25端部与燃烧室6之间连接有雾化喷头26，液态二氧化碳供给系统2的输送管25端部与支撑挡板9下方的气体压入通道7连通。
[0013]具体实施过程中，燃料供给系统1和液态二氧化碳供给系统2上均设置控制系统，控制系统通过通信接口读取主控制系统发送的是否停机、是否需要该路供给系统工作和该路供给系统需要栗送液体质量信息指令，控制系统在接收到供给指令后进行判断；主控制系统在上电后，进入自身自检状态，若不正常，则显示系统故障并延时一定时间后关机;若正常，则读取供给系统信息进行分析判断后发送指令;控制系统通过与供给系统通信并控制火花塞5和常闭电磁阀23实现整体系统工作。
【主权项】
1.一种复合气体脉动压裂器，其特征在于:包括三组燃料供给系统(1)、一组液态二氧化碳供给系统(2)和燃烧系统;燃烧系统包括与煤层气竖井连接的燃烧缸体(3)，燃烧缸体(3)上盖有燃烧缸盖(4)，燃烧缸盖(4)中心设置有火花塞(5)，燃烧缸体(3)上部设置有燃烧室(6)，燃烧缸体(3)下部设置有与燃烧室(6)和煤层气竖井连通的气体压入通道(7)，气体压入通道(7)内设置有活塞(8)和位于其下方且与气体压入通道(7)固定的支撑挡板(9)，支撑挡板(9)与活塞(8)之间设置有与两者连接的涨紧弹簧(10)，且活塞(8)上固定有与气体压入通道(7)内壁紧贴的限位环形隔板(11)，限位环形隔板(11)和支撑挡板(9)上均开有若干上下位置对应的气体引流孔(12)，支撑挡板(9)下方的气体压入通道(7)上设置有泄压管路(13)，泄压管路(13)上设置有压力表(14)和泄压阀(15);燃料供给系统(1)和液态二氧化碳供给系统(2)均是由储罐(16)、单向阀(17)、增压栗(18)、单向阀1(19)、电动调节阀(20)、高压储罐(21)、压力传感器(22)、常闭电磁阀(23)、流量计(24)通过输送管(25)依次连通而成，燃料供给系统(1)的输送管(25)端部与燃烧室(6)之间连接有雾化喷头(26)，液态二氧化碳供给系统(2)的输送管(25)端部与支撑挡板(9)下方的气体压入通道(7)连通。
【专利摘要】本实用新型具体为一种复合气体脉动压裂器，解决了现有压裂器使用时存在需二次灌装、压力能量不足、压裂时间短、周期长且污染地层的问题。包括燃烧缸体，燃烧缸体上方设置有火花塞，燃烧缸体上部设置有燃烧室，燃烧缸体下部设置有气体压入通道，气体压入通道内设置有活塞和支撑挡板，支撑挡板与活塞之间设置有涨紧弹簧，且活塞上固定有限位环形隔板，限位环形隔板和支撑挡板上均开有气体引流孔；供给系统均是由储罐、单向阀、增压泵、单向阀I、电动调节阀、高压储罐、压力传感器、常闭电磁阀、流量计连通而成，燃料供给系统连接有雾化喷头，液态二氧化碳供给系统与气体压入通道连通。本实用新型实现对煤层压裂和保持裂缝延伸的要求。
【IPC分类】E21B43/26
【公开号】CN205089302
【申请号】CN201520914207
【发明人】张红艳, 殷帅, 张瑜, 崔春生, 崔建峰, 王振富, 王志强, 武志博, 孙猛, 边玉亮
【申请人】中北大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月17日