二氧化碳致裂器(122)

二氧化碳爆破设备，包括储液管、设于储液管尾部的充能头和活化器， 储液管外设有钢制材料的保温隔热环，有效防止深井高温环境中的热量加热管体液态二氧化碳而引起字爆；保温隔热环外部为钢制材料且环体本身具有一定的厚度，可有效减缓致裂器下放深井过程中与套管和井壁的碰撞，使二氧化碳爆破设备安全完好的到达预定企爆位置；充能头外设有可与母头钻杆相连接的螺纹，二氧化碳爆破设备可置于钻杆前端，随钻杆下放到达深井预定位置，解决了二氧化碳爆破设备深井破岩的运输问题。

1 .一种二氧化碳深井爆破，其特征是，包括储液管、设于储液管尾部的充能头和活化器， 储液管外设有钢制材料的保温隔热环， 充能头外设有可与母头钻杆相连接的螺纹，充能头内设有用于充装液态二氧化碳至储液管的充液口， 活化器位于 充液口的填堵活塞上。

2 .充能头内还设有启闭阀门与防爆通道。

3 .还包括中心控制器， 中心控制器与远程控制终端连接，中心控制器与启闭阀门连接，控制 启闭阀门的开关。

4 .还包括温度传感器和压力传感器，温度传感器与压力传感器分别监测储液管内部的温度与压力，并将监测的温度与压力信息值传输至 中心控制器。

5 .还包括泄能头， 泄能头与储液管管体连接，并用密封橡胶进行封堵。

6泄能头的前端为圆台形，其内设有定压剪切片，定压剪切片的两侧设有垫片。

7 .包括以下步骤：(1)根据深井的应力、深度、温度、岩性及井底构造条件，确定储液管内的二氧化碳充装量、定压剪切片及保温隔热环的厚度；2)关闭启闭阀门，密封橡胶封堵泄能头与储液管管体连接部位，通过充液口充装液态二氧化碳至储液管管体内，达到充装设计量后停止，关闭充液口的活塞；(3)进行致裂器的检漏，通过中心控制器接收的温度传感器、压力传感器监测的储液管内的温度、压力信息值，确定致裂器是否工作正常；(4) 充能头外设的螺纹与母头钻杆连接，向井下运输至预定企爆位置；(5)激发活化器，产生热量，液态二氧化碳吸收热能瞬间气化膨胀并产生高压，当压力达到一定值，定压剪切片破断，气体膨胀产生的压力作用于岩体；(6)通过远程终端观测温度传感器、压力传感器数值变化，确定爆破作业已完成，提取二氧化碳爆破设备致裂管。

二氧化碳爆破设备涉及气体爆破与深井破岩技术领域，尤其涉及一种用于深井破岩的二氧化碳爆破设备及其应用方法。

背景技术

由于浅层资源的开发利用逐渐枯竭，向深层寻找资源成为必然趋势。深井开采处于高应力、高温和高井深的特殊环境，随着钻井深度增加和地层压实程度变高，使得岩石的可钻性变差，传统的水力、机械破岩方式破岩峰值压力偏低、作业时间较长、器具磨损严重，不能完全适应深部开采的需求。二氧化碳爆破是利用二氧化碳气、液两相间转换特性进行爆破致裂岩体。储存在致裂器内的液态二氧化碳在吸收了活化器产生的大量热能后，瞬间气化膨胀并产生高压，作用于岩体，使其产生裂隙。二氧化碳气体运移至裂隙内可形成气楔，其劈裂作用使得裂隙二次发育和扩展。相关技术中，二氧化碳致裂受限于自身的结构设计，只能适用于浅层岩体开采，无法适用于深层破岩。

使用内容

有鉴于此，二氧化碳爆破设备实施例提供一种适用于深井的二氧化碳爆破设备及其应用方法。为解决上述技术问题，二氧化碳爆破设备实施例采用的技术方案是，一种二氧化碳深井爆破，包括储液管、设于储液管尾部的充能头和活化器， 储液管外设有钢制材料的保温隔热环， 充能头外设有可与母头钻杆相连接的螺纹，充能头内设有用于充装液态二氧化碳至储液管的充液口， 活化器位于 充液口的填堵活塞上。优选地，充能头内还设有启闭阀门与防爆通道。优选地，还包括中心控制器， 中心控制器与远程控制终端连接，中心控制器与启闭阀门连接，控制 启闭阀门的开关。优选地，还包括温度传感器和压力传感器， 温度传感器与压力传感器分别监测储液管内部的温度与压力，并将监测的温度与压力信息值传输至中心控制器。优选地，还包括泄能头， 泄能头与储液管管体连接，并用密封橡胶进行封堵。优选地， 泄能头的前端为圆台形，其内设有定压剪切片，定压剪切片的两侧设有垫片。

二氧化碳爆破设备实施例还提供了一种二氧化碳深井爆破的应用方法，包括以下步骤：(1)根据深井的应力、深度、温度、岩性及井底构造条件，确定致裂器的二氧化碳充装量、定压剪切片及保温隔热环的厚度；(2)组装致裂器，关闭启闭阀门，密封橡胶封堵泄能头与储液管管体连接部位，通过充液口充装液态二氧化碳至储液管管体内，达到充装设计量后停止，关闭充液口活塞；(3)进行致裂器的检漏，通过中心控制器接收的温度传感器、压力传感器、监测的储液管内的温度、压力信息值，确定致裂器是否工作正常；(4)通过充能头外设的螺纹与母头钻杆连接，向井下运输至预定企爆位置；(5)激发活化器，产生热量，液态二氧化碳吸收热能瞬间气化膨胀并产生高压，当压力达到一定值，定压剪切片破断，气体膨胀产生的压力作用于岩体；(6)通过远程终端观测温度传感器、压力传感器数值变化，确定爆破作业已完成，提取二氧化碳爆破设备致裂管。与相关技术比较，二氧化碳爆破设备实施例采用的技术方案带来的有益效果是，二氧化碳爆破设备实施例的二氧化碳深井爆破，通过在储液管管体外设置保温隔热环，有效防止深井高温环境中的热量加热管体液态二氧化碳而引起字爆；保温隔热环外部为钢制材料且环体本身具有一定的厚度，可有效减缓致裂器下放深井过程中与套管和井壁的碰撞，使二氧化碳爆破设备安全完好的到达预定企爆位置；通过在充能头外设置有可与母头钻杆相连接的螺纹，二氧化碳爆破设备可置于钻杆前端，随钻杆下放到达深井预定位置，解决了二氧化碳爆破设备深井破岩的运输问题。