本发明涉及燃爆压裂领域，更具体地说，涉及一种直井甲烷原位燃爆压裂装置及方法。
背景技术：
1、由于致密气、页岩气等储层普遍具有低孔隙度、低渗透率的特性，压裂是实现其商业开采的必要手段；燃爆压裂技术也称为气动力造缝、气动力脉冲压裂、热化学处理、推进剂压裂等，是利用火药或火箭推进剂快速燃烧产生的高温高压气体，使油气水井增产增注的新技术。
2、燃爆压裂技术凭借较高的瞬时燃爆压力使储层致裂，能有效对致密、低渗等复杂油气藏进行储层改造，可突破应力集中，促进复杂缝网发育，且低成本、无污染，但是现有的燃爆工艺通常将燃烧剂和助燃剂混合形成的炸药同时注入井底地层，炸药一般是军工产品且无法避免运输和注入过程中的安全性问题，且引爆范围有限，在制作、运输、存储，投放过程中都有很大的安全隐患，对工作人员的施工管理能力也提出了很高的要求。
3、针对上述问题，授权公告号为cn112983383b的中国专利公开了一种直井甲烷原位燃爆压裂装置及方法，该装置利用泵车从油套环空泵入低密度压井液，顶替原始压井液，此过程中目的层混合流体经引爆装置单向阀排出，待井口检测到甲烷气体时转注高密度压井液，单向阀关闭，引爆装置腔体及油套环空蓄气完成，最后从井口实施投棒作业，巨大冲击力使下承压盘剪切断裂，助燃剂连同夹持器与撞针快速接触，引发地层甲烷气体爆炸，爆炸气流沿套筒孔隙高速射出，使地层冲击致裂。
4、现有技术提出了新的燃爆方式，使得燃爆压裂作业更加安全高效，达到传统燃爆效果的同时降低了施工风险和成本，但是在实际使用过程中，由于页岩储层非常致密，新井射孔之后并不能解析出足够的甲烷气体以供燃爆压裂使用，同时，如现有技术提供的固体助燃剂，其量也无法做到足够充足，依旧会影响燃爆效果，因此，在第一轮燃爆的过程中需要向目标层位的井段中注入甲烷气体，并注入氧气等气体助燃剂进行燃爆。但页岩气井的深度较深，并且井筒的直径小，采用两套管柱分别输送甲烷气和氧气的难度大，只能采用一套管柱先后注入或同时注入的方式进行甲烷气和气体助燃剂的输送。但无论采用哪种方法都会导致甲烷气和气体助燃剂在整个井筒中混合，这样施工过程中的管柱振动、摩擦等都有可能引爆甲烷气和助燃剂。由于输送过程中整个井筒中都充满气体，一旦不慎燃爆压力将通过井筒传递到井口和地面设备中，导致施工失败甚至造成很大的安全事故，为整个输送过程带来很大的安全风险。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种直井甲烷原位燃爆压裂装置及方法。
2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
3、一种直井甲烷原位燃爆压裂装置，包括套管以及均匀开设在套管外圆面的射孔，套管内部设有上油管以及下油管，上油管、下油管之间通过设置的通气切换机构转动连接；
4、套管内底部设有下封隔器，套管内部上端设有上封隔器且上油管贯穿上封隔器设置；上油管内部下端滑动设有第一活塞，且第一活塞上设置有一号电磁阀；上油管内部上端滑动设有第二活塞；
5、下油管内部两侧对称设有两个连通激发机构，且两个连通激发机构共同承托有初步固体助燃剂；下油管底部设有撞针单元；下封隔器内部开设有限位槽，下油管外圆面底部固连有对应限位槽的限位块。
6、进一步的，通气切换机构包括固连于上油管底部边缘的安装凸缘，安装凸缘内部贯穿开设有转动槽，下油管顶部固连有内半圆盖体，且内半圆盖体顶端通过转动槽与安装凸缘转动连接；安装凸缘外圆面底部固连有外半圆盖体；外半圆盖体内弧面还设有与内半圆盖体相配合的防泄露机构；
7、上油管内圆面底部固定连接有转动连接柱，下油管顶端固定连接有固定半圆盖板，转动连接柱下端贯穿固定半圆盖板并与固定半圆盖板转动连接，且转动连接柱底部固定连接活动半圆盖板。
8、进一步的，活动半圆盖板与外半圆盖体关于转动连接柱对称设置，固定半圆盖板与内半圆盖体位于转动连接柱同侧设置。
9、进一步的，防泄露机构包括固定连接于外半圆盖体内弧面两端的两条纵向分隔气囊，以及固定安装于外半圆盖体内弧面底部的环形分隔气囊，且纵向分隔气囊及环形分隔气囊初始均呈负压状态；环形分隔气囊底部设有电磁单向阀，活动半圆盖板上表面设有二号按压开关。
10、进一步的，外半圆盖体在转动后与内半圆盖体形成密闭通道时，二号按压开关恰好被固定半圆盖板按压。
11、进一步的，转动槽内还设有用于防止下油管在布置过程中旋转的防旋转机构，防旋转机构包括设置于转动槽内顶部的电磁铁环，内半圆盖体顶部设有与电磁铁环对应的下磁铁，且电磁铁环在通电后磁场与下磁铁相吸附；限位槽底部中间位置还设有控制电磁铁环工作状态的一号按压开关。
12、进一步的，上油管内部底端固定设有用于控制通气切换机构工作的反馈机构，反馈机构包括固连于上油管内圆面底部的下环体，下环体上表面固连有均匀分布的按压弹簧，按压弹簧的上端共同固连有上环体，下环体上表面一侧设有压力传感器，上环体设有与压力传感器对应的按压柱。
13、进一步的，连通激发机构包括开设于下油管侧壁的连通口，连通口顶部通过铰链转动连接有弧形分隔板，弧形分隔板的一侧底部固定连接有配重块，弧形分隔板的另一侧顶部固定连接有承托挤压板，且两个连通激发机构中的承托挤压板实现对初步固体助燃剂的承托，下油管内圆面靠近连通口下方位置固连有弧形限位板；下油管内部上端还设有用于防冲击机构。
14、进一步的，防冲击机构包括固连于下油管侧壁的下固定环以及上固定环，下固定环上表面呈环形固连有均匀分布的冲击弹簧，冲击弹簧的上端共同固连有冲击孔板，且冲击弹簧处于原长时，冲击孔板与上固定环上表面平齐。
15、一种直井甲烷原位燃爆压裂装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
16、s1：将套管、上油管、下油管及相关部件依次下入井中并完成布置；
17、s2：向上油管中泵入气体助燃剂如氧气等，待气体助燃剂压力达标后，投入第一活塞至上油管中，继续向上油管中泵入甲烷气体，待甲烷气体压力达标后投入第二活塞，最后向上油管泵入压井液，持续推动第一活塞及第二活塞向下运动；
18、s3：待第一活塞挤压反馈机构后，反馈机构控制井口与上油管固连的驱动设备对上油管进行转动，使得通气切换机构工作，实现对气体助燃剂与甲烷气体的分隔储存；
19、s4：向上油管中投入重棒，进行投棒作业，重棒产生的冲击以及井底压差，使得重棒直接按压初步固体助燃剂与撞针单元进行撞击，初步点燃甲烷气体；
20、s5：同时在重棒的挤压下，连通激发机构工作，使得气体助燃剂与甲烷气体连通混合，完成甲烷气体的燃爆，燃爆气流沿射孔高速射出，使得目的土层冲击压裂，完成燃爆压裂工作。
21、相比于现有技术，本发明的有益效果：
22、（1）本技术相对于现有技术，首先能够保证燃爆过程中甲烷气体的充足，避免新井射孔之后并不能解析出足够的甲烷气体以供燃爆压裂使用的问题，其次通过初步固体助燃剂以及助燃气体的配合，保证了整个燃爆压裂过程助燃剂的充足，提高了燃爆压裂效果，最后，通过将整体的油管拆分为上油管及下油管，利用通气切换机构切换上油管及下油管的连通状态，进而分别完成对助燃气体及甲烷气体的分隔输送暂存工作，进而能够最大程度减小施工过程中的管柱振动、摩擦等引爆甲烷气和助燃剂的概率，保证了施工作业的安全性；
23、（2）本技术通过设置防泄露机构，能够对外半圆盖体与内半圆盖体之间的缝隙进行密封，保证了助燃剂气体与甲烷气体的完全分隔，进一步提高了通气切换机构的分隔效果，同时通过设置的二号按压开关，被按压时也可以同时控制第一活塞上的一号电磁阀的打开时间，做到了自动精确控制，防止出现外半圆盖体与内半圆盖体未转动至工位便打开一号电磁阀，导致甲烷气体与助燃剂气体混合的情况出现；
24、（3）本技术通过设置防旋转机构，在下管过程中，电磁铁环通电，产生与下磁铁相吸附的磁场，进而对内半圆盖体与上油管进行固定，防止在下管过程中出现磕碰等情况会导致内半圆盖体及下油管旋转的情况出现，另外在限位槽内设有一号按压开关，在下管完成后，下油管会挤压一号按压开关，使得一号按压开关控制与之电性连接的电磁铁环断电，进而保证了通气切换机构的正常转动工作；
25、（4）本技术通过设置反馈机构，在甲烷气体持续推动第一活塞持续下移时，设置接触反馈机构的位置为需要的气体压力状态，此时，随着第一活塞继续下移一小段距离，会挤压上环体并带动按压柱按压压力传感器，压力传感器自带通信模块，受压后可传输信号至地面控制系统，使得工作人员可以及时控制通气切换机构开始工作；
26、（5）本技术通过设置连通激发机构，由两个连通激发机构中的承托挤压板实现对初步固体助燃剂的承托，通过配重块级弧形限位板，可以保证初步固体助燃剂的承托稳定性，在进行投棒后，重棒按压初步固体助燃剂与撞针单元碰撞，同时重棒挤压两侧的承托挤压板，使得承托挤压板带动弧形分隔板及配重块旋转，打开连通口，方便助燃气体与甲烷气体的自动连通混合；
27、（6）本技术通过设置防冲击机构，在高压甲烷气体进入下油管时，首先对冲击孔板进行冲击，冲击孔板受压挤压冲击弹簧，使得冲击孔板下移，甲烷气体通过上固定环与冲击孔板之间的缝隙，以及冲击孔板上的小孔进入下油管，避免了高压甲烷气体对初步固体助燃剂的直接冲击，提高了初步固体助燃剂的放置稳定性，同时也能够防止连通口短暂打开，导致气体的提前混合的问题。