CN110821432A - 一种井下作业脉冲放电开关结构 - Google Patents

一种井下作业脉冲放电开关结构 Download PDF

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聂云良
王增宏
郑世超
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龚大建
王玉芳
刘智飞
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Abstract

一种油气井作业脉冲放电开关结构，包括：固定电极部分、可调电极部分、绝缘层；所述固定电极部分包括上部接线端、固定电极、内六角紧定螺钉。所述可调电极部分包括下部接线端、可调电极、固定螺母、紧定螺钉和紧定螺母。所述绝缘层包括上端绝缘层、中部绝缘层和下端绝缘层。通过上述结构，可以使装置在井下保证良好密封性、绝缘性。脉冲放电开关电极材料采用碳钨合金，抗电腐蚀能力强。利用固定螺母和紧定螺母使得放电开关电极间隙可调，在放电电压等级可调的同时增加了开关电极的使用寿命。

Description

一种井下作业脉冲放电开关结构
技术领域
本发明属于非常规页岩油气及脉冲功率领域，具体的涉及一种油气井作业脉冲放电开关装置结构。
背景技术
我国页岩油气的地质条件复杂、埋藏深度深、地层年代老、水资源匮乏，页岩油气开发中存在很多的问题。但我国的页岩油气资源十分丰富，页岩气储量达36.1万亿立方米，居世界第一位，页岩油可开采量达50亿吨，仅次于俄罗斯和美国，居世界第三位。在相关部门和政府的大力推动下，随着技术的进步，中国页岩油气的发展前景十分广阔。
在非常规油气开发中，利用脉冲功率技术，采用与目标储层固有频率相同频率的高压强脉冲连续作用于目标储层，可以使目标储层进入共振状态，从而大幅提升储层孔隙度，促进储层裂缝发育，提高渗透率，达到页岩油气稳产、增产的目的。
国内外页岩油气井进行脉冲功率作业时常采用电极不可调的放电开关，该方法所用放电开关间隙固定，放电电压等级不可调节，不能针对不同的地层特征选择合适的放电电压。如果要改变放电的电压需要更换放电开关，操作复杂。本发明放电开关可以对放电电压等级进行调节，能有效作用在目标储层，引起储层共振，减少不必要的能量损耗。
脉冲功率技术在非常规油气开发中，需要利用高频高压的强脉冲对目标储层进行长时间连续作用，对放电开关中电极的要求极高。本发明放电开关所采用电极材料为碳钨合金，具有高硬度、强抗电腐蚀能力。放电开关电极采用可调节结构，最大限度减小电极损耗的同时，增加电极使用寿命。
在井下施工作业，要求设备具有极高的绝缘密封性。本发明脉冲放电开关采用聚四氟乙烯材料的三层绝缘结构，为防止放电开关电极与外壁放电，采用了聚四氟乙烯材料的紧定螺丝，加强绝缘，抗压密封性高，适用于各种非常规油气井深度。
本发明涉及一种页岩油气井作业脉冲放电开关结构，可以使装置在井下高压条件下保证良好密封性和绝缘性。脉冲放电开关电极采用高抗电腐蚀碳钨合金材料并利用紧定螺母使得开关电极间隙可调，保证设备正常工作的同时，最大限度减小能量损耗，增加放电开关使用寿命。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种页岩油气井作业脉冲放电开关结构。其放电电压等级可调，绝缘密封性良好，且能够在高维压、高频率条件下连续工作，最大限度减小能量损耗，增加放电开关使用寿命。
本公开的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种页岩油气井作业脉冲放电开关结构，包括：固定电极部分、可调电极部分和绝缘层；其中，
所述固定电极部分包括固定电极、接线端和内六角紧定螺钉，
所述上部接线端与固定电极固定连接，
所述固定电极通过内六角紧定螺钉进行固定；
所述可调电极部分包括接线端、可调电极、固定螺母、紧定螺钉和紧定螺母，
所述可调电极通过螺纹调节高度，通过紧定螺母进行固定，
所述下部接线端与可调电极固定连接，
所述固定螺母通过内六角紧定螺钉进行固定，
所述可调电极与固定螺母通过螺纹连接；
所述绝缘层包括上端绝缘层、中部绝缘层和下端绝缘层；
优选的，所述可调电极与固定电极为碳钨合金。
优选的，所述可调电极与固定电极间隙为0.5-1mm。
优选的，所述绝缘层采用聚四氟乙烯材料。
优选的，所述固定电极外部紧定螺钉采用聚四氟乙烯材料。
优选的，所述固定电极内部紧定螺钉与可调电极紧定螺钉采用不锈钢材料。
与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
本发明所采用放电开关电极材料为碳钨合金，具有高硬度、强抗电腐蚀能力。开关电极采用可调节结构，放电电压等级可调，减小电极损耗的同时，增加电极使用寿命。绝缘层采用三层结构，采用聚四氟乙烯紧定螺钉进行固定，耐压等级高，绝缘性能好。
本发明提供的页岩油气井作业脉冲放电开关结构能有效克服传统放电开关的不足，在高频、连续、稳定的高强度脉冲作用下持续工作，对不同的目标储层选择不同的电压等级诱发储层共振，减少不必要的能量损耗，能大幅提升储层孔隙度，促进储层裂缝发育，提高渗透率，达到页岩油气稳产、增产的目的。
附图说明
图1是根据本发明的一种油气井作业脉冲电极装置结构图。
附图标记说明如下：
1-1、上部接线端；1-2、外部紧定螺钉；1-3、内部紧定螺钉；2-1、下部接线端； 2-2、固定螺母；2-3、紧定螺钉；2-4、紧定螺母；3-1、上端绝缘层；3-2、中部绝缘层；3-3、下端绝缘层；4、固定电极；5、可调电极。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种油气井作业脉冲放电开关装置结构，包括：固定电极部分、可调电极部分、绝缘层；其中，
所述固定电极部分包括上部接线端1-1、外部紧定螺钉1-2、内部紧定螺钉1-3和固定电极4，
所述上部接线端1-1与固定电极4固定连接，
所述固定电极4通过内部紧定螺钉1-3和外部紧定螺钉1-2进行固定；
所述可调电极部分包括下部接线端2-1、固定螺母2-2、紧定螺钉2-3、紧定螺母 2-4和可调电极5，
所述下部接线端2-1与可调电极5固定连接，
所述可调电极5通过螺纹调节高度，通过固定螺母2-2、紧定螺钉2-3与紧定螺母2-4进行固定；
所述绝缘层包括上端绝缘层3-1、中部绝缘层3-2和下端绝缘层3-3；
优选的，所述放电开关可调电极与固定电极为碳钨合金。
优选的，所述可调阴极电极与阳极电极间隙为0.5-1mm。
优选的，所述绝缘层采用聚四氟乙烯材料。
优选的，所述固定电极外部紧定螺钉采用聚四氟乙烯材料。
优选的，所述固定电极内部紧定螺钉与可调电极紧定螺钉采用不锈钢材料。
本发明所采用放电开关电极材料为碳钨合金，具有高硬度、强抗电腐蚀能力。电极采用可调节结构，放电电压等级可调，减小电极损耗的同时，增加电极使用寿命。绝缘层采用三层结构，采用聚四氟乙烯紧定螺钉进行固定，耐压等级高，绝缘性能良好。
本发明提供的页岩油气井作业脉冲放电开关结构能有效克服传统放电开关的不足，在高频、连续、稳定的高强度脉冲作用下持续工作，对不同的目标储层选择不同的电压等级诱发储层共振，减少不必要的能量损耗，能大幅提升储层孔隙度，促进储层裂缝发育，提高渗透率，达到页岩油气稳产、增产的目的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种油气井作业脉冲放电开关装置结构，其特征在于包括以下结构：固定电极部分、可调电极部分、绝缘层；所述固定电极部分包括上部接线端、固定电极、内六角紧定螺钉。所述可调电极部分包括下部接线端、可调电极、固定螺母、紧定螺钉和紧定螺母。所述绝缘层包括上端绝缘层、中部绝缘层和下端绝缘层。
2.根据权利要求1所述的一种油气井作业脉冲放电开关装置结构，其固定电极、可调电极采用高硬度、高抗电腐蚀碳钨合金材料。
3.根据权利要求1所述的一种油气井作业脉冲放电开关装置结构，其可调电极可利用紧定螺母，根据所需放电电压等级，调节至对应的间隙距离，减少能量损耗。在开关放电电极损耗后也可进行调节，延长开关使用寿命。
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