CN113008090B - 一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用，包括爆破筒、上钨针、下钨棒、电缆，爆破筒的侧壁上设有多个引导孔连通爆破筒内外，上钨针、下钨棒为金属钨制成的圆柱体型，上钨针、下钨棒之间互相绝缘，电缆的一端穿入爆破筒内后正负极分别连接上钨针、下钨棒，电缆的另一端连接至外部电源；爆破时外部电源释放高压电流在上钨针、下钨棒之间启发电弧瞬间气化填充在爆破筒内的爆破介质引发爆破力自引导孔中冲出并爆破页岩气井的井壁，本发明在页岩气深藏在1500米深的地下那种温度、压力以及潮湿的环境中快速有效的实现连续多次重复爆破以便把页岩一点点打裂，达到释放页岩气的需求。

Description

一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用

技术领域

本发明涉及高压电磁力爆破技术领域，尤其涉及一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用。

背景技术

页岩气是指以热成熟裂解作用或生物作用为主以及两者相互作用在富含有机质的页岩中并富集在其中的天然气。生成页岩气的气源岩可以是暗色页岩、页岩和泥砂互层、泥质粉砂岩及泥质砂岩等。在页岩中生成的天然气在持续的压力作用下，部分从页岩向多孔的渗透性岩石如砂岩和碳酸盐岩中运移、聚集后，形成构造或岩性等常规气藏，相当大部分储存在页岩层段中，直接储存在页岩地层中的天然气称为页岩气。

页岩油是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源。其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油，也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。

和普通岩石不同，页岩就像书本一样，是一片一片的沉积岩。而页岩气页岩油并不像常规天然气】石油一样密封在储层圈闭里，它更像海绵里的水，藏匿在页岩的孔隙之中，因此，要想获得页岩气页岩油，需要采用横向开采，也就是沿着水平方向，在地下的页岩层横向钻探，把页岩一点点打裂，释放页岩气页岩油。然而页岩气页岩油深藏在1500米深的地下，要想把页岩打裂，靠普通的炸药爆破技术在地下实施爆破无疑是极不现实的，温度、压力以及潮湿的环境都使得普通爆破毫无可能。

因此，如何能够开发一种新的爆破方式能够适应1500米深的地下那种温度、压力以及潮湿的环境，一直是限制页岩气页岩油井开发中的一道难关。

发明内容

本发明实施例提供了一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用，包括爆破筒1、上钨针2、下钨棒3、电缆4，爆破筒1为厚壁圆筒型，爆破筒1的侧壁上设有多个引导孔5连通爆破筒1的内外，爆破筒1顶部螺纹连接有顶盖6，爆破筒1底部螺纹连接有底座7，上钨针2、下钨棒3为金属钨制成的圆柱体型，上钨针2、下钨棒3之间互相绝缘，电缆4的一端穿过顶盖6上的通孔后伸入爆破筒1内，电缆4伸入爆破筒1内一端的正负极分别连接上钨针2、下钨棒3，电缆4的另一端连接至外部电源8；爆破时外部电源8释放高压电流在上钨针2、下钨棒3之间启发电弧瞬间气化填充在爆破筒1内的爆破介质9引发爆破力自引导孔5中冲出并爆破页岩气井的井壁；爆破时外部电源8通过高压电容器瞬间释放5000-30000伏的高压电流将爆破介质9在爆破筒1的狭小空间内瞬间气化引爆，强大的冲击力行成比等体积烈性炸药更加强烈的爆炸效果，而且不同方向、不同大小、不同角度的引导孔5能够形成不同的爆炸效果，上钨针2、下钨棒3能够在爆破后完好无损，多次重复的进行爆破，满足1500米深的地下那种温度、压力以及潮湿的环境下多次爆破及重复爆破以便把页岩一点点打裂，释放页岩气的需求。

优选的，所述爆破介质9包括水；即在爆破瞬间将水瞬间气化行成高温高压产生爆炸，即仅采用水即可产生不亚于原先烈性炸药的爆炸效果。

优选的，所述上钨针2、下钨棒3与爆破筒1同轴；保证了上钨针2与下钨棒3位于爆破筒1的轴线上，起爆时爆破力均匀的自引导孔5中冲出，达到最佳的爆破效果。

更优的，所述上钨针2、下钨棒3相互头部正对且上钨针2位于下钨棒3上方，上钨针2的尾部连接至外部电源8的正极，下钨棒3的尾部连接至外部电源8的负极。

优选的，所述下钨棒3底部连接有与下钨棒3同轴的金属波纹管10，金属波纹管10的底部紧固连接底座7的上表面，金属波纹管10沿轴向能够向下吸收压力向上释放弹力；爆破时金属波纹管10受爆破力挤压向下收缩吸收压力，拉开上钨针2、下钨棒3之间的距离，待爆破结束后金属波纹管10释放弹力向上归位，恢复到爆破前的位置，补充爆破介质9后随时能够进行下一次爆破。

优选的，所述金属波纹管10导电连接爆破筒1，上钨针2与爆破筒1之间设有绝缘套11，电缆4的正极导电连接上钨针2，电缆4的负极依序通过爆破筒1、底座7、金属波纹管10后导电连接至下钨棒3。

优选的，所述爆破筒1的顶盖6一侧的端面上设有吊环12，吊环12用于将爆破筒1用钢索牵引运动。

本发明的有益效果是：

本发明通过高压电磁力爆破装置将上钨针和下钨棒相互头部正对在设有引导孔的厚壁圆筒型的爆破筒中，并在爆破筒中注入爆破介质，爆破时爆破筒中的爆破介质瞬间气化，产生巨大的高温高压爆破力自引导孔中向外爆发引爆爆破孔，代替了传统爆破，实现了新一代的无炸药爆破技术，在页岩气页岩油深藏在1500米深的地下那种温度、压力以及潮湿的环境中快速有效的实现连续多次爆破及重复爆破以便把页岩一点点打裂，释放页岩气页岩油的需求，解决了以往页岩气页岩油井开发中普通炸药无法实施的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用的正视剖视图；

图2为本发明的整体分解示意图；

图3为爆破筒的局部分解立体示意图。

图中，1、爆破筒；2、上钨针；3、下钨棒；4、电缆；5、引导孔；6、顶盖；7、底座；8、外部电源；9、爆破介质；10、金属波纹管；11、绝缘套；12、吊环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

本发明实施例提供了一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用，包括爆破筒1、上钨针2、下钨棒3、电缆4，爆破筒1为厚壁圆筒型，爆破筒1的侧壁上设有多个引导孔5连通爆破筒1的内外，爆破筒1顶部螺纹连接有顶盖6，爆破筒1底部螺纹连接有底座7，上钨针2、下钨棒3为金属钨制成的圆柱体型，上钨针2、下钨棒3之间互相绝缘，电缆4的一端穿过顶盖6上的通孔后伸入爆破筒1内，电缆4伸入爆破筒1内一端的正负极分别连接上钨针2、下钨棒3，电缆4的另一端连接至外部电源8；爆破时外部电源8释放高压电流在上钨针2、下钨棒3之间启发电弧瞬间气化填充在爆破筒1内的爆破介质9引发爆破力自引导孔5中冲出并爆破页岩气井的井壁；爆破时外部电源8通过高压电容器瞬间释放5000-30000伏的高压电流将爆破介质9在爆破筒1的狭小空间内瞬间气化引爆，强大的冲击力行成比等体积烈性炸药更加强烈的爆炸效果，而且不同方向、不同大小、不同角度的引导孔5能够形成不同的爆炸效果，上钨针2、下钨棒3能够在爆破后完好无损，多次重复的进行爆破，满足1500米深的地下那种温度、压力以及潮湿的环境下多次爆破及重复爆破以便把页岩一点点打裂，释放页岩气的需求。

进一步的，所述爆破介质9包括水；即在爆破瞬间将水瞬间气化行成高温高压产生爆炸，即仅采用水即可产生不亚于原先烈性炸药的爆炸效果。

进一步的，所述上钨针2、下钨棒3与爆破筒1同轴；保证了上钨针2与下钨棒3位于爆破筒1的轴线上，起爆时爆破力均匀的自引导孔5中冲出，达到最佳的爆破效果。

更进一步的，所述上钨针2、下钨棒3相互头部正对且上钨针2位于下钨棒3上方，上钨针2的尾部连接至外部电源8的正极，下钨棒3的尾部连接至外部电源8的负极。

进一步的，所述下钨棒3底部连接有与下钨棒3同轴的金属波纹管10，金属波纹管10的底部紧固连接底座7的上表面，金属波纹管10沿轴向能够向下吸收压力向上释放弹力；爆破时金属波纹管10受爆破力挤压向下收缩吸收压力，拉开上钨针2、下钨棒3之间的距离，待爆破结束后金属波纹管10释放弹力向上归位，恢复到爆破前的位置，补充爆破介质9后随时能够进行下一次爆破。

进一步的，所述金属波纹管10导电连接爆破筒1，上钨针2与爆破筒1之间设有绝缘套11，电缆4的正极导电连接上钨针2，电缆4的负极依序通过爆破筒1、底座7、金属波纹管10后导电连接至下钨棒3。

进一步的，所述爆破筒1的顶盖6一侧的端面上设有吊环12，吊环12用于将爆破筒1用钢索牵引运动。

实施例

在实际使用时,首先，将爆破装置放入打好的页岩气页岩油井中，使得爆破筒1底部向前头部随后并且带着电缆4抵达预设的爆破位置，最好是页岩气页岩油井的最深处，然后采用每次爆破完成以后后撤一段距离后再实行下一次爆破，直至整个页岩气页岩油井中自内向外自深向浅的页岩全部被一点点打碎；其次，将爆破介质9(水是最方便易得的爆破介质)通过页岩气页岩油井注入爆破筒1的外部空间，并通过引导孔充满整个爆破筒1内；第三步，在页岩气页岩油井的井口处封闭并增加一定的压力，此时页岩气页岩油井下压力比井口压力更大，第四步，接通外部电源8至电缆4；第五步，打开外部电源8，高压电流在上钨针2、下钨棒3之间启发电弧瞬间气化爆破介质9，在页岩气页岩油井中引发爆破，爆破冲击力经过引导孔5冲出并爆破页岩气页岩油井的井壁，打裂附近的页岩，同时金属波纹管10受爆破力挤压向下收缩吸收压力，待爆破结束后金属波纹管10释放弹力向上归位，恢复到爆破前的位置，至此，一次爆破结束。后续只需要通过吊环12牵引爆破筒1一步一步的后撤，并在后撤的同时，一次一次的重读引爆，将沿途的页岩一点点打裂，达到释放页岩气页岩油的需求。

综上所述，本发明一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用，通过高压电磁力爆破装置将爆破介质在封闭的爆破孔中瞬间气化，产生巨大的高温高压冲击力进行爆破，实现了新一代的无炸药爆破技术，在页岩气页岩油深藏在1500米深的地下那种温度、压力以及潮湿的环境中快速有效的实现连续多次爆破及重复爆破以便把页岩一点点打裂，释放页岩气页岩油的需求，因此本发明拥有广泛的应用前景。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用，其特征在于，包括爆破筒(1)、上钨针(2)、下钨棒(3)、电缆(4)，所述爆破筒(1)为厚壁圆筒型，所述爆破筒(1)的侧壁上设有多个引导孔(5)连通爆破筒(1)的内外，所述爆破筒(1)顶部螺纹连接有顶盖(6)，所述爆破筒(1)底部螺纹连接有底座(7)，所述上钨针(2)、下钨棒(3)为金属钨制成的圆柱体型，所述上钨针(2)、下钨棒(3)之间互相绝缘，所述电缆(4)的一端穿过所述顶盖(6)上的通孔后伸入爆破筒(1)内，所述电缆(4)伸入爆破筒(1)内一端的正负极分别连接上钨针(2)、下钨棒(3)，所述电缆(4)的另一端连接至外部电源(8)；

爆破时所述外部电源(8)释放高压电流在上钨针(2)、下钨棒(3)之间启发电弧瞬间气化填充在爆破筒(1)内的爆破介质(9)引发爆破力自引导孔(5)中冲出并爆破页岩气井的井壁；

所述爆破介质(9)包括水；

所述上钨针(2)、下钨棒(3)与爆破筒(1)同轴。

2.根据权利要求1所述的一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用，其特征在于，所述上钨针(2)、下钨棒(3)相互头部正对且上钨针(2)位于下钨棒(3)上方，所述上钨针(2)的尾部连接至外部电源(8)的正极，所述下钨棒(3)的尾部连接至外部电源(8)的负极。

3.根据权利要求1所述的一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用，其特征在于，所述下钨棒(3)底部连接有与下钨棒(3)同轴的金属波纹管(10)，所述金属波纹管(10)的底部紧固连接所述底座(7)的上表面，所述金属波纹管(10)沿轴向能够向下吸收压力向上释放弹力。

4.根据权利要求3所述的一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用，其特征在于，所述金属波纹管(10)导电连接爆破筒(1)，所述上钨针(2)与爆破筒(1)之间设有绝缘套(11)，所述电缆(4)的正极导电连接上钨针(2)，所述电缆(4)的负极依序通过爆破筒(1)、底座(7)、金属波纹管(10)后导电连接至下钨棒(3)。

5.根据权利要求1所述的一种高压电磁力爆破装置在页岩气页岩油井开发中的应用，其特征在于，所述爆破筒(1)的顶盖(6)一侧的端面上设有吊环(12)。