[发明专利]页岩气开采的气动脆裂法与设备

权利要求书

1.一种页岩气开采的气动脆裂法，其特征是对页岩岩层反复交替施加至少两种不同压力的高温压缩气体，直至页岩岩层形成裂隙结构为止，所述高温压缩气体的温度至少为80℃,其最大压力至少为25MPa，最小压力为最大压力的1/4～1/3。

2.根据权利要求1所述页岩气开采的气动脆裂法，其特征是所述高温压缩气体为高温压缩空气或高温压缩二氧化碳气体。

3.根据权利要求2所述页岩气开采的气动脆裂法，其特征是当高温压缩气体为高温压缩空气时，其温度至少为150℃，其最大压力至少为45MPa。

4.根据权利要求3所述页岩气开采的气动脆裂法，其特征是所述高温压缩空气的含水量控制在10 vol. %~50 vol. %。

5.根据权利要求2所述页岩气开采的气动脆裂法，其特征是当高温压缩气体为高温压缩二氧化碳气体时，其温度至少为80℃，其最大压力至少为25MPa。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述页岩气开采的气动脆裂法，其特征是操作步骤如下：

A、钻取伸入页岩岩层的竖井（5）和与竖井连通的水平井（6），在竖井（5）和水平井（6）中安装具有保温性能的高压气体输送管（8），所述高压气体输送管的外径小于竖井（5）和水平井（6）的内径，安装在水平井（6）中的高压气体输送管（8），其管壁上设置有出气孔（9），在水平井的内表面与高压气体输送管的外表面所围成的环形空间内，每隔30m～50m设置一环形封堵器（7），形成多个环形气室；

B、将符合最大压力要求的高温压缩气体输入高压气体输送管，并保持该压力0.5~1小时，保压时间到达后，将高压气体输送管内的气体压力降低至符合最小压力要求的压力，使各环形气室内交替充满符合最大压力要求的高温压缩气体和符合最小压力要求的高温压缩气体，作用于页岩岩层；

C、重复步骤B的操作，重复次数以页岩岩层形成裂隙结构为止。

7.一种页岩气开采的气动脆裂设备，其特征是所述设备包括压缩机（1）、增压机（2）和压力控制系统，压力控制系统由压力控制器（4）、第一控制阀（11）和第二控制阀（12）组成，所述第一控制阀（11）安装在高压气体输送管的进气管路上，所述第二控制阀（12）安装在高压气体输送管的排气管路上，所述压缩机的排气口与增压机（2）的进气口通过管件连接，所述增压机（2）的排气口与所述第一控制阀的进气口通过管件连接，所述压力控制器（4）通过数据线分别与压缩机（1）、增压机（2）、第一控制阀（11）和第二控制阀（12）连接，用于控制高温压缩气体的形成及高压气体输送管内压力的反复交替变化与保压。

8.一种页岩气开采的气动脆裂设备，其特征是所述设备包括压缩机（1）、增压机（2）、加热器（3）和压力控制系统，压力控制系统由压力控制器（4）、第一控制阀（11）和第二控制阀（12）组成，所述第一控制阀（11）安装在高压气体输送管的进气管路上，所述第二控制阀（12）安装在高压气体输送管的排气管路上，所述压缩机的排气口与增压机（2）的进气口通过管件连接，所述增压机（2）的排气口与加热器（3）的进气口通过管件连接，所述加热器（3）的排气口与所述第一控制阀的进气口通过管件连接，所述压力控制器（4）通过数据线分别与压缩机（1）、增压机（2）、加热器（3）、第一控制阀（11）和第二控制阀（12）连接，用于控制高温压缩气体的形成及高压气体输送管内压力的反复交替变化与保压。

9.根据权利要求7或8所述页岩气开采的气动脆裂设备，其特征在于还包括除湿机（10），所述除湿机的进气口与压缩机（1）的排气口通过管件连接，所述除湿机的排气口与增压机的进气口通过管件连接，所述除湿机通过数据线与压力控制器（4）连接。

10.根据权利要求7或8所述页岩气开采的气动脆裂设备，其特征在于所述压力控制器（4）为安装有控制软件的计算机。