（二氧化碳致裂器）@描述

更新日期：2020年05月08日
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關(guān)鍵字：二氧化碳爆破設(shè)備

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二氧化碳爆破設(shè)備，包括儲液管、設(shè)于儲液管尾部的充能頭和活化器，儲液管外設(shè)有鋼制材料的保溫隔熱環(huán)，有效防止深井高溫環(huán)境中的熱量加熱管體液態(tài)二氧化碳而引起字爆；保溫隔熱環(huán)外部為鋼制材料且環(huán)體本身具有一定的厚度，可有效減緩致裂器下放深井過程中與套管和井壁的碰撞，使二氧化碳爆破設(shè)備安全完好的到達預定企爆位置；充能頭外設(shè)有可與母頭鉆桿相連接的螺紋，二氧化碳爆破設(shè)備可置于鉆桿前端，隨鉆桿下放到達深井預定位置，解決了二氧化碳爆破設(shè)備深井破巖的運輸問題。

1 .一種二氧化碳深井爆破，其特征是，包括儲液管、設(shè)于儲液管尾部的充能頭和活化器，儲液管外設(shè)有鋼制材料的保溫隔熱環(huán)，充能頭外設(shè)有可與母頭鉆桿相連接的螺紋，充能頭內(nèi)設(shè)有用于充裝液態(tài)二氧化碳至儲液管的充液口，活化器位于充液口的填堵活塞上。

2 .充能頭內(nèi)還設(shè)有啟閉閥門與防爆通道。

3 .還包括中心控制器，中心控制器與遠程控制終端連接，中心控制器與啟閉閥門連接，控制啟閉閥門的開關(guān)。

4 .還包括溫度傳感器和壓力傳感器，溫度傳感器與壓力傳感器分別監(jiān)測儲液管內(nèi)部的溫度與壓力，并將監(jiān)測的溫度與壓力信息值傳輸至中心控制器。

5 .還包括泄能頭，泄能頭與儲液管管體連接，并用密封橡膠進行封堵。

6泄能頭的前端為圓臺形，其內(nèi)設(shè)有定壓剪切片，定壓剪切片的兩側(cè)設(shè)有墊片。

7 .包括以下步驟：(1)根據(jù)深井的應(yīng)力、深度、溫度、巖性及井底構(gòu)造條件，確定儲液管內(nèi)的二氧化碳充裝量、定壓剪切片及保溫隔熱環(huán)的厚度；2)關(guān)閉啟閉閥門，密封橡膠封堵泄能頭與儲液管管體連接部位，通過充液口充裝液態(tài)二氧化碳至儲液管管體內(nèi)，達到充裝設(shè)計量后停止，關(guān)閉充液口的活塞；(3)進行致裂器的檢漏，通過中心控制器接收的溫度傳感器、壓力傳感器監(jiān)測的儲液管內(nèi)的溫度、壓力信息值，確定致裂器是否工作正常；(4) 充能頭外設(shè)的螺紋與母頭鉆桿連接，向井下運輸至預定企爆位置；(5)激發(fā)活化器，產(chǎn)生熱量，液態(tài)二氧化碳吸收熱能瞬間氣化膨脹并產(chǎn)生高壓，當壓力達到一定值，定壓剪切片破斷，氣體膨脹產(chǎn)生的壓力作用于巖體；(6)通過遠程終端觀測溫度傳感器、壓力傳感器數(shù)值變化，確定爆破作業(yè)已完成，提取二氧化碳爆破設(shè)備致裂管。

二氧化碳爆破設(shè)備涉及氣體爆破與深井破巖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于深井破巖的二氧化碳爆破設(shè)備及其應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

由于淺層資源的開發(fā)利用逐漸枯竭，向深層尋找資源成為必然趨勢。深井開采處于高應(yīng)力、高溫和高井深的特殊環(huán)境，隨著鉆井深度增加和地層壓實程度變高，使得巖石的可鉆性變差，傳統(tǒng)的水力、機械破巖方式破巖峰值壓力偏低、作業(yè)時間較長、器具磨損嚴重，不能完全適應(yīng)深部開采的需求。二氧化碳爆破是利用二氧化碳氣、液兩相間轉(zhuǎn)換特性進行爆破致裂巖體。儲存在致裂器內(nèi)的液態(tài)二氧化碳在吸收了活化器產(chǎn)生的大量熱能后，瞬間氣化膨脹并產(chǎn)生高壓，作用于巖體，使其產(chǎn)生裂隙。二氧化碳氣體運移至裂隙內(nèi)可形成氣楔，其劈裂作用使得裂隙二次發(fā)育和擴展。相關(guān)技術(shù)中，二氧化碳致裂受限于自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計，只能適用于淺層巖體開采，無法適用于深層破巖。

使用內(nèi)容

有鑒于此，二氧化碳爆破設(shè)備實施例提供一種適用于深井的二氧化碳爆破設(shè)備及其應(yīng)用方法。為解決上述技術(shù)問題，二氧化碳爆破設(shè)備實施例采用的技術(shù)方案是，一種二氧化碳深井爆破，包括儲液管、設(shè)于儲液管尾部的充能頭和活化器，儲液管外設(shè)有鋼制材料的保溫隔熱環(huán)，充能頭外設(shè)有可與母頭鉆桿相連接的螺紋，充能頭內(nèi)設(shè)有用于充裝液態(tài)二氧化碳至儲液管的充液口，活化器位于充液口的填堵活塞上。優(yōu)選地，充能頭內(nèi)還設(shè)有啟閉閥門與防爆通道。優(yōu)選地，還包括中心控制器，中心控制器與遠程控制終端連接，中心控制器與啟閉閥門連接，控制啟閉閥門的開關(guān)。優(yōu)選地，還包括溫度傳感器和壓力傳感器，溫度傳感器與壓力傳感器分別監(jiān)測儲液管內(nèi)部的溫度與壓力，并將監(jiān)測的溫度與壓力信息值傳輸至中心控制器。優(yōu)選地，還包括泄能頭，泄能頭與儲液管管體連接，并用密封橡膠進行封堵。優(yōu)選地，泄能頭的前端為圓臺形，其內(nèi)設(shè)有定壓剪切片，定壓剪切片的兩側(cè)設(shè)有墊片。

二氧化碳爆破設(shè)備實施例還提供了一種二氧化碳深井爆破的應(yīng)用方法，包括以下步驟：(1)根據(jù)深井的應(yīng)力、深度、溫度、巖性及井底構(gòu)造條件，確定致裂器的二氧化碳充裝量、定壓剪切片及保溫隔熱環(huán)的厚度；(2)組裝致裂器，關(guān)閉啟閉閥門，密封橡膠封堵泄能頭與儲液管管體連接部位，通過充液口充裝液態(tài)二氧化碳至儲液管管體內(nèi)，達到充裝設(shè)計量后停止，關(guān)閉充液口活塞；(3)進行致裂器的檢漏，通過中心控制器接收的溫度傳感器、壓力傳感器、監(jiān)測的儲液管內(nèi)的溫度、壓力信息值，確定致裂器是否工作正常；(4)通過充能頭外設(shè)的螺紋與母頭鉆桿連接，向井下運輸至預定企爆位置；(5)激發(fā)活化器，產(chǎn)生熱量，液態(tài)二氧化碳吸收熱能瞬間氣化膨脹并產(chǎn)生高壓，當壓力達到一定值，定壓剪切片破斷，氣體膨脹產(chǎn)生的壓力作用于巖體；(6)通過遠程終端觀測溫度傳感器、壓力傳感器數(shù)值變化，確定爆破作業(yè)已完成，提取二氧化碳爆破設(shè)備致裂管。與相關(guān)技術(shù)比較，二氧化碳爆破設(shè)備實施例采用的技術(shù)方案帶來的有益效果是，二氧化碳爆破設(shè)備實施例的二氧化碳深井爆破，通過在儲液管管體外設(shè)置保溫隔熱環(huán)，有效防止深井高溫環(huán)境中的熱量加熱管體液態(tài)二氧化碳而引起字爆；保溫隔熱環(huán)外部為鋼制材料且環(huán)體本身具有一定的厚度，可有效減緩致裂器下放深井過程中與套管和井壁的碰撞，使二氧化碳爆破設(shè)備安全完好的到達預定企爆位置；通過在充能頭外設(shè)置有可與母頭鉆桿相連接的螺紋，二氧化碳爆破設(shè)備可置于鉆桿前端，隨鉆桿下放到達深井預定位置，解決了二氧化碳爆破設(shè)備深井破巖的運輸問題。