二氧化碳爆破設備，包括儲液管、設于儲液管尾部的充能頭和活化器， 儲液管外設有鋼制材料的保溫隔熱環，有效防止深井高溫環境中的熱量加熱管體液態二氧化碳而引起字爆；保溫隔熱環外部為鋼制材料且環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，使二氧化碳爆破設備安全完好的到達預定企爆位置；充能頭外設有可與母頭鉆桿相連接的螺紋，二氧化碳爆破設備可置于鉆桿前端，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、設于儲液管尾部的充能頭和活化器， 儲液管外設有鋼制材料的保溫隔熱環， 充能頭外設有可與母頭鉆桿相連接的螺紋，充能頭內設有用于充裝液態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 .充能頭內還設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。

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測儲液管內部的溫度與壓力，并將監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，其內設有定壓剪切片，定壓剪切片的兩側設有墊片。

7 .包括以下步驟：(1)根據深井的應力、深度、溫度、巖性及井底構造條件，確定儲液管內的二氧化碳充裝量、定壓剪切片及保溫隔熱環的厚度；2)關閉啟閉閥門，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二氧化碳至儲液管管體內，達到充裝設計量后停止，關閉充液口的活塞；(3)進行致裂器的檢漏，通過中心控制器接收的溫度傳感器、壓力傳感器監測的儲液管內的溫度、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)激發活化器，產生熱量，液態二氧化碳吸收熱能瞬間氣化膨脹并產生高壓，當壓力達到一定值，定壓剪切片破斷，氣體膨脹產生的壓力作用于巖體；(6)通過遠程終端觀測溫度傳感器、壓力傳感器數值變化，確定爆破作業已完成，提取二氧化碳爆破設備致裂管。

二氧化碳爆破設備涉及氣體爆破與深井破巖技術領域，尤其涉及一種用于深井破巖的二氧化碳爆破設備及其應用方法。

背景技術

由于淺層資源的開發利用逐漸枯竭，向深層尋找資源成為必然趨勢。深井開采處于高應力、高溫和高井深的特殊環境，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，傳統的水力、機械破巖方式破巖峰值壓力偏低、作業時間較長、器具磨損嚴重，不能完全適應深部開采的需求。二氧化碳爆破是利用二氧化碳氣、液兩相間轉換特性進行爆破致裂巖體。儲存在致裂器內的液態二氧化碳在吸收了活化器產生的大量熱能后，瞬間氣化膨脹并產生高壓，作用于巖體，使其產生裂隙。二氧化碳氣體運移至裂隙內可形成氣楔，其劈裂作用使得裂隙二次發育和擴展。相關技術中，二氧化碳致裂受限于自身的結構設計，只能適用于淺層巖體開采，無法適用于深層破巖。

使用內容

有鑒于此，二氧化碳爆破設備實施例提供一種適用于深井的二氧化碳爆破設備及其應用方法。為解決上述技術問題，二氧化碳爆破設備實施例采用的技術方案是，一種二氧化碳深井爆破，包括儲液管、設于儲液管尾部的充能頭和活化器， 儲液管外設有鋼制材料的保溫隔熱環， 充能頭外設有可與母頭鉆桿相連接的螺紋，充能頭內設有用于充裝液態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。優選地，充能頭內還設有啟閉閥門與防爆通道。優選地，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。優選地，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測儲液管內部的溫度與壓力，并將監測的溫度與壓力信息值傳輸至中心控制器。優選地，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。優選地， 泄能頭的前端為圓臺形，其內設有定壓剪切片，定壓剪切片的兩側設有墊片。

二氧化碳爆破設備實施例還提供了一種二氧化碳深井爆破的應用方法，包括以下步驟：(1)根據深井的應力、深度、溫度、巖性及井底構造條件，確定致裂器的二氧化碳充裝量、定壓剪切片及保溫隔熱環的厚度；(2)組裝致裂器，關閉啟閉閥門，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二氧化碳至儲液管管體內，達到充裝設計量后停止，關閉充液口活塞；(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、監測的儲液管內的溫度、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)激發活化器，產生熱量，液態二氧化碳吸收熱能瞬間氣化膨脹并產生高壓，當壓力達到一定值，定壓剪切片破斷，氣體膨脹產生的壓力作用于巖體；(6)通過遠程終端觀測溫度傳感器、壓力傳感器數值變化，確定爆破作業已完成，提取二氧化碳爆破設備致裂管。與相關技術比較，二氧化碳爆破設備實施例采用的技術方案帶來的有益效果是，二氧化碳爆破設備實施例的二氧化碳深井爆破，通過在儲液管管體外設置保溫隔熱環，有效防止深井高溫環境中的熱量加熱管體液態二氧化碳而引起字爆；保溫隔熱環外部為鋼制材料且環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，使二氧化碳爆破設備安全完好的到達預定企爆位置；通過在充能頭外設置有可與母頭鉆桿相連接的螺紋，二氧化碳爆破設備可置于鉆桿前端，隨鉆桿下放到達深井預定位置，解決了二氧化碳爆破設備深井破巖的運輸問題。