7668601 ＣＯ２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-17

(45)【発行日】2025-04-25

(54)【発明の名称】ＣＯ２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置

(51)【国際特許分類】

   E21B 43/26 20060101AFI20250418BHJP

   E21B 43/00 20060101ALI20250418BHJP

   E21B 43/17 20060101ALI20250418BHJP

【ＦＩ】

E21B43/26

E21B43/00 A

E21B43/17

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024553495

(86)(22)【出願日】2023-12-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2025-03-13

(86)【国際出願番号】 CN2023136235

(87)【国際公開番号】W WO2024140042

(87)【国際公開日】2024-07-04

【審査請求日】2024-09-06

(31)【優先権主張番号】202211676529.6

(32)【優先日】2022-12-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】521231444

【氏名又は名称】河南理工大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001106

【氏名又は名称】弁理士法人キュリーズ

(72)【発明者】

【氏名】▲陳▼旭

(72)【発明者】

【氏名】王登科

(72)【発明者】

【氏名】▲ザイ▼成

(72)【発明者】

【氏名】▲聶▼百▲勝▼

(72)【発明者】

【氏名】鞠▲楊▼

(72)【発明者】

【氏名】▲孫▼海▲濤▼

(72)【発明者】

【氏名】李▲樹▼清

(72)【発明者】

【氏名】李文▲叡▼

(72)【発明者】

【氏名】李希建

(72)【発明者】

【氏名】李学▲龍▼

(72)【発明者】

【氏名】▲劉▼淑敏

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１５８２２５４２（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２７２７５３５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１４７３８０４１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５２０１４８１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０２２１５２７９（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／２１７０１４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｂ ４３／００－４３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置であって、
発破孔及び制御孔であって、前記制御孔は前記発破孔の両側に対称に開設されている発破孔及び制御孔と、
前記発破孔の内に設けられている飛来防止装置と、
前記飛来防止装置の一端に固定されている第１の孔パッカと、
カップリング反射防止組立体であって、一端が前記第１の孔パッカの前記飛来防止装置から遠い一端に螺着され、他端には第２の孔パッカが螺着されているカップリング反射防止組立体と、
を含み、
かつ、前記カップリング反射防止組立体は、ガスの抽出しようとする位置にあり、かつ複数の位置に対して抽取する際に、前記第２の孔パッカの前記カップリング反射防止組立体から遠い一端が第２のグループの前記飛来防止装置の一端に螺着され、かつ前記飛来防止装置の他端には、第２のグループの、第１の孔パッカとカップリング反射防止組立体と第２の孔パッカが順次に接続され、
前記カップリング反射防止組立体は、
充填バルブと、
前記充填バルブの一端に螺着されている主パイプラインと、
前記主パイプラインの内に対称に固定されている発熱管と、
前記主パイプラインの内部に円周状に配置されるように構成されている４グループの固定押圧組立体と、
前記主パイプラインの内部に円周状に配置され、前記固定押圧組立体に接されるように構成されている４グループの遮蔽板と、
を含み、
前記固定押圧組立体は、
前記発熱管の近い側に摺動溝が開設されている封止板と、
前記摺動溝の内にスライド可能に設けられている固定押圧ブロックと、
固定押圧筒であって、一端が前記固定押圧ブロックの内部に固定され、他端にはガス吸入口が固定されている固定押圧筒と、
ガイドポストであって、一端が前記固定押圧筒の内にスライド可能に設けられ、他端が前記摺動溝の内に固定されており、前記ガイドポストと前記固定押圧筒との間にはリターンスプリングが設けられているガイドポストと、
連通管であって、一端が前記封止板に固定され、他端が前記遮蔽板に固定されている連通管と、
を含み、
前記封止板の内部には、連通溝およびエネルギー放出溝が開設され、前記連通溝は、前記連通管に対応して連通し、かつ前記連通溝の一側には、前記摺動溝に連通する連通孔が開設され、
前記エネルギー放出溝は、前記主パイプラインの内壁に近い位置にあり、かつ前記エネルギー放出溝の一側には、前記摺動溝に連通するガス放出溝が開設され、
前記固定押圧ブロックの両側には、それぞれ、前記連通孔とガス放出溝に対応する流通孔と圧力放出孔が開設されており、前記圧力放出孔が前記ガス放出溝と接触したばかりの際に、流通孔と連通孔は離脱状態にある、ことを特徴とするＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置。

【請求項2】

前記主パイプラインの内部には分離板が固定され、前記分離板は、主パイプラインの内部を４つの領域に均等に分け、４つの前記領域は、それぞれ、２つの対称なＣＯ_２チャネルと２つの対称なフラクチャリング用流体のチャネルであり、かつ前記分離板の両端は、いずれも、前記主パイプラインから延びており、前記主パイプラインに連通する部材を、ＣＯ_２とフラクチャリング用流体をそれぞれ搬送するための、前記主パイプラインと同じ４つの領域に分けていることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置。

【請求項3】

前記主パイプラインには、複数の、前記固定押圧組立体と前記遮蔽板との間に位置されているエネルギー放出孔とフラクチャリング孔が開設され、複数の前記エネルギー放出孔と複数の前記フラクチャリング孔は、それぞれ、ＣＯ_２チャネルとフラクチャリング用流体のチャネルに対応し、かつ複数の前記エネルギー放出孔は傾きに設けられ、傾きの方向は、第２のグループの前記カップリング反射防止組立体に向けており、第２のグループの前記カップリング反射防止組立体の内のエネルギー放出孔の傾きの方向は、第１のグループの前記カップリング反射防止組立体に向けていることを特徴とする請求項２に記載のＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置。

【請求項4】

使用前に、前記固定押圧筒の内部にガスを通すことができ、かつ、ガス量は、最大で、前記固定押圧筒の総容量のハーフを超えないことを特徴とする請求項１に記載のＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はガス抽出技術分野に関し、具体的にはＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置（ｇａｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＯ_２ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）である。

【背景技術】

【0002】

炭層ガスは、抽出を行う際に、炭層の通気性係数が異なることにより、一部のガスが抽出しにくくなるため、ＣＯ_２指向性フラクチャリングや水力フラクチャリングなどの方法を用いて炭層の反射防止を行うが、単一の方法での反射防止効果は一般的である。従って、従来技術では複数の方式で反射防止を行い、大幅に反射防止効果を高めたが、従来技術ではカップリング反射防止を行う際に、いずれも、ＣＯ_２指向性フラクチャリングを先に行い、その後、ＣＯ_２指向性フラクチャリング装置を取り出してから、水力フラクチャリング管を入れてフラクチャリングする。そのプロセスでは、ＣＯ_２指向性フラクチャリングの後に発生したガスの漏洩を招き、危険を生じ、また入れている水力フラクチャリング管の位置を確定する必要があり、かつＣＯ_２指向性フラクチャリング位置と重なり合いにくく、カップリング効果に影響を与え、ＣＯ_２指向性フラクチャリングを行う際により大きな衝撃力が発生し、飛来防止装置に大きな影響を与える。

【0003】

したがって、上記従来技術の不足に対して改善した技術案を提供する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記目的を達成するために、本発明は以下の技術案を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

ＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置であって、
発破孔及び制御孔であって、前記制御孔は前記発破孔の両側に対称に開設されている発破孔及び制御孔と、
前記発破孔の内に設けられている飛来防止装置（ｆｌｙｉｎｇ ｓｔｏｐｐｅｒ）と、
前記飛来防止装置の一端に固定されている第１の孔パッカ（ｆｉｒｓｔ ｈｏｌｅ ｐａｃｋｅｒ）と、
カップリング反射防止組立体（ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ａｓｓｅｍｂｌｙ）であって、一端が前記第１の孔パッカの前記飛来防止装置から遠い一端に螺着され、他端には第２の孔パッカが螺着されているカップリング反射防止組立体と、
を含み、
かつ、前記カップリング反射防止組立体は、ガスの抽出しようとする位置にあり、複数の位置に対して抽取する際に、前記第２の孔パッカの前記カップリング反射防止組立体から遠い一端が第２のグループの前記飛来防止装置の一端に螺着され、前記飛来防止装置の他端には、第２のグループの、第１の孔パッカとカップリング反射防止組立体と第２の孔パッカが順次に接続され、
前記カップリング反射防止組立体は、
充填バルブと、
前記充填バルブの一端に螺着されている主パイプラインと、
前記主パイプラインの内に対称に固定されている発熱管と、
前記主パイプラインの内部に円周状に配置されるように構成されている４グループの固定押圧組立体と、
前記主パイプラインの内部に円周状に配置され、前記固定押圧組立体に接されるように構成されている４グループの遮蔽板と、
を含み、
前記固定押圧組立体は、
前記発熱管の近い側に摺動溝が開設されている封止板と、
前記摺動溝の内にスライド可能に設けられている固定押圧ブロックと、
固定押圧筒であって、一端が前記固定押圧ブロックの内部に固定され、他端にはガス吸入口が固定されている固定押圧筒と、
ガイドポストであって、一端が前記固定押圧筒の内にスライド可能に設けられ、他端が前記摺動溝の内に固定されており、前記ガイドポストと固定押圧筒との間にはリターンスプリング（戻しばね）が設けられているガイドポストと、
連通管であって、一端が前記封止板に固定され、他端が前記遮蔽板に固定されている連通管と、
を含み、
前記封止板の内部には、連通溝およびエネルギー放出（ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｌｅａｓｅ）溝が開設され、前記連通溝は、前記連通管に対応して連通し、かつ前記連通溝の一側には、前記摺動溝に連通する連通孔が開設され、
前記エネルギー放出溝は、前記主パイプラインの内壁に近い位置にあり、かつ前記エネルギー放出溝の一側には、前記摺動溝に連通するガス放出溝が開設され、
前記固定押圧ブロックの両側には、それぞれ、前記連通孔とガス放出溝に対応する流通孔と圧力放出孔が開設されており、前記圧力放出孔が前記ガス放出溝と接触したばかりの際に、流通孔と連通孔は離脱状態にある、ＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置。

【有益な効果】

【0006】

主パイプラインを介して液体ＣＯ_２とフラクチャリング用流体を同時に搬送することができ、装置を交換する必要がなく、ガス漏れの状況を回避し、かつ複数の位置に反射防止を行う場合、第１のグループのカップリング反射防止組立体の内の液体が満たされる際に、液体ＣＯ_２とフラクチャリング用流体は固定押圧ブロックに圧力をかけ、それによりリターンスプリングを圧縮させ、各主パイプラインの内にいずれも液体ＣＯ_２とフラクチャリング用流体が満たされるまで液体ＣＯ_２とフラクチャリング用流体を連通管から次のグループのカップリング反射防止組立体に流入させ、その後、液体ＣＯ_２を加熱して気化膨張させ、固定押圧ブロックをエネルギー放出溝に連通するまで固定押圧ブロックを引き続き圧縮させる。かつ、エネルギー放出孔によって炭層を衝撃してフラクチャリングさせ、その後、主パイプラインにはフラクチャリング用流体が満たされてフラクチャリング孔を介して流出し、フラクチャリング位置に対して引き続きフラクチャリングを行い、反射防止効果を高め、かつ炭層に対して衝撃を行う時に、傾きに設けられているエネルギー放出孔を介して発生した衝撃力を小幅に相殺することができ、それにより飛来防止装置に対する衝撃を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】ＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置の全体概略図である。

【図2】ＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置のカップリング反射防止組立体の概略図である。

【図3】ＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置の固定押圧組立体の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１～３を参照し、本発明は以下の技術案を提供し、
ＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止によるガス抽出装置であって、
発破孔１及び制御孔２であって、制御孔２は発破孔１の両側に対称に開設されている発破孔１及び制御孔２と、
発破孔１の内に設けられている飛来防止装置３と、
飛来防止装置３の一端に固定されている第１の孔パッカ４と、
カップリング反射防止組立体５であって、一端が第１の孔パッカ４の飛来防止装置３から遠い一端に螺着され、他端には第２の孔パッカ６が螺着されているカップリング反射防止組立体５と、
を含み、
かつ、カップリング反射防止組立体５は、ガスの抽出しようとする位置にあり、かつ複数の位置に対して抽取する際に、第２の孔パッカ６のカップリング反射防止組立体５から遠い一端が第２のグループの飛来防止装置３の一端に螺着され、かつ飛来防止装置３の他端には、第２のグループの、第１の孔パッカ４とカップリング反射防止組立体５と第２の孔パッカ６が順次に接続されている。

【0009】

カップリング反射防止組立体５は、
充填バルブ５１と、
充填バルブ５１の一端に螺着されている主パイプライン５２と、
主パイプライン５２の内に対称に固定されている発熱管５３と、
主パイプライン５２の内部に円周状に配置されるように構成されている４グループの固定押圧組立体５４と、
前主パイプライン５２の内部に円周状に配置され、固定押圧組立体５４に接されるように構成されている４グループの遮蔽板５６と、
を含む。

【0010】

主パイプライン５２の内部には分離板５２１が固定され、分離板５２１は、主パイプライン５２の内部を４つの領域に均等に分け、４つの領域は、それぞれ、２つの対称なＣＯ_２チャネルと２つの対称なフラクチャリング用流体のチャネルであり、かつ分離板５２１の両端は、いずれも、主パイプライン５２から延びており、主パイプライン５２に連通する部材を、ＣＯ_２とフラクチャリング用流体をそれぞれ搬送するための、主パイプライン５２と同じ４つの領域に分けている。

【0011】

すなわち、液体ＣＯ_２とフラクチャリング用流体を搬送する際に、これを４つの領域に分けて同時に搬送し、そのうちの２つは液体ＣＯ_２を搬送し、他の２つはフラクチャリング用流体を搬送し、デバイスを交換することなくＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止の効果を行うことができることを確保する。

【0012】

主パイプライン５２には、複数の、固定押圧組立体５４と遮蔽板５６との間に位置されているエネルギー放出孔５５とフラクチャリング孔が開設され、複数のエネルギー放出孔５５と複数のフラクチャリング孔は、それぞれ、ＣＯ_２チャネルとフラクチャリング用流体のチャネルに対応し、かつ複数のエネルギー放出孔５５は傾きに設けられ、傾きの方向は、第２のグループのカップリング反射防止組立体５に向けており、第２のグループのカップリング反射防止組立体５の内のエネルギー放出孔５５の傾きの方向は、第１のグループのカップリング反射防止組立体５に向けている。

【0013】

エネルギー放出孔５５の傾き角度は１°であり、傾きが大きすぎてフラクチャリング方向に影響を与えることを回避する。

【0014】

複数の位置に対してカップリング反射防止する場合に、カップリング反射防止組立体５の内のエネルギー放出孔５５を２グループずつ相対的に傾きに設けられることにより、フラクチャリング時に発生する衝撃力を小さく相殺ことができ、飛来防止装置３への衝撃を低減させることができる。

【0015】

固定押圧組立体５４は、
発熱管５３の近い側に摺動溝が開設されている封止板５４１と、
摺動溝の内にスライド可能に設けられている固定押圧ブロック５４４と、
固定押圧筒５４５であって、一端が固定押圧ブロック５４４の内部に固定され、他端にはガス吸入口が固定されている固定押圧筒５４５と、
ガイドポスト５４６であって、一端が固定押圧筒５４５の内にスライド可能に設けられ、他端が摺動溝の内に固定されており、ガイドポスト５４６と固定押圧筒５４５との間にはリターンスプリングが設けられているガイドポスト５４６と、
連通管５４７であって、一端が封止板５４１に固定され、他端が遮蔽板５６に固定されている連通管５４７と、
を含み、
封止板５４１の内部には、連通溝５４２およびエネルギー放出溝５４３が開設され、連通溝５４２は、連通管５４７に対応して連通し、かつ連通溝５４２の一側には、摺動溝に連通する連通孔が開設され、
エネルギー放出溝５４３は、主パイプライン５２の内壁に近い位置にあり、かつエネルギー放出溝５４３の一側には、摺動溝に連通するガス放出溝が開設されている。

【0016】

固定押圧ブロック５４４の両側には、それぞれ、連通孔とガス放出溝に対応する流通孔と圧力放出孔が開設されており、圧力放出孔がガス放出溝と接触したばかりの際に、流通孔と連通孔は離脱状態にある。

【0017】

すなわち、第１のグループのカップリング反射防止組立体５の主パイプライン５２の内のＣＯ_２チャネルに液体が満たされる際、液体ＣＯ_２とフラクチャリング用流体は固定押圧ブロック５４４に圧力をかけ、それによりリターンスプリングを圧縮させ、各主パイプライン５２の内のＣＯ_２チャネルにはいずれも液体ＣＯ_２とフラクチャリング用流体が満たされるまで液体ＣＯ_２とフラクチャリング用流体を連通管５４７から次のグループのカップリング反射防止組立体５に流入させ、その後、液体ＣＯ_２を加熱して気化膨張させ、固定押圧ブロック５４４をエネルギー放出溝５４３に連通するまで固定押圧ブロック５４４を引き続き圧縮させ、この時、流通孔と連通孔は離脱状態にあり、かつエネルギー放出孔５５によって炭層を衝撃してフラクチャリングさせ、その後、主パイプライン５２にはフラクチャリング用流体が満たされてフラクチャリング孔を介して流出する。

【0018】

使用前に、固定押圧筒５４５の内部にガスを通すことができ、かつ、ガス量は、最大で、固定押圧筒５４５の総容量のハーフを超えない。

【0019】

フラクチャリング用流体のチャネルに位置する固定押圧筒５４５は、初期状態でガスを通す必要がなく、流出時に衝撃力を発生させる必要がなく、リターンスプリングを介してフラクチャリング用流体を制御し、各グループのカップリング反射防止組立体５の内のフラクチャリング用流体のチャネルを先に充填し、その後フラクチャリング用流体を継続的に通せるだけで、フラクチャリング用流体をクラック口から流出させることができており、ＣＯ_２チャネルの内に位置する固定押圧筒５４５は、使用前に、必要に応じて発生した衝撃力によって固定押圧筒５４５の内部にガスを充填することにより、ＣＯ_２チャネルの内の液体ＣＯ_２を設定値まで気化膨張させた後、固定押圧ブロック５４４を引き続き圧縮させ、フラクチャリング作業を行う。

【0020】

具体的には、採掘しようとする位置に発破孔１と２つのグループの制御孔２を開設し、かつ装置を発破孔１に入れ、指定位置に到達した後、第１の孔パッカ４と第２の孔パッカ６により封孔し、飛来防止装置３により装置を固定し、最後にカップリング反射防止組立体５によりガス抽出位置に対してＣＯ_２指向性フラクチャリング及び水力フラクチャリングカップリング反射防止を行い、採掘の効率を高め、そして２つのグループの制御孔２の内にフラクチャリング用流体が出現した際に、水力フラクチャリングが完了し、ガスの抽出を開始する。

【符号の説明】

【0021】

１ 発破孔
２ 制御孔
３ 飛来防止装置
４ 第１の孔パッカ
５ カップリング反射防止組立体
６ 第２の孔パッカ
５１ 充填バルブ
５２ 主パイプライン
５３ 発熱管
５４ 固定押圧組立体
５５ エネルギー放出孔
５６ 遮蔽板
５２１ 分離板
５４１ 封止板
５４２ 連通溝
５４３ エネルギー放出溝
５４４ 固定押圧ブロック
５４５ 固定押圧筒
５４６ ガイドポスト
５４７ 連通管

【図1】

【図2】

【図3】