CN113622881A - 一种液电脉冲激波的电极系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及液电脉冲解堵增产技术领域，具体涉及一种液电脉冲激波的电极系统和控制方法，电极系统包括：液电脉冲设备，其包括壳体，壳体上设有窗口，窗口上设有可移动的防护组件；磁定位设备，其设置在壳体内，用于定位液电脉冲设备的位置信息；发射器，其设置在壳体内，并位于窗口处；控制系统，其用于接收液电脉冲设备的位置信息，并用于：当位置信息在目标区域外时，驱使防护组件动作以密封窗口，当位置信息在目标区域内时，驱使防护组件动作以打开窗口。其可在控制系统控制下包裹发射器的也可以使发射器暴露在外部环境，在为发射器的电极提供了保护使其不受井内复杂环境影响的同时，也不影响发射器产生激波。

Description

一种液电脉冲激波的电极系统及控制方法

技术领域

本发明涉及井下石油增产技术领域，具体涉及一种液电脉冲激波的电极系统及控制方法。

背景技术

随着液电石油脉冲增堵技术被广泛运用在油田解堵增产中，该技术是非常先进的物理方法之一，具有无污染，技术成本低，解堵效率高，等诸多优点。其技术特点是在液体内部进行高压强电场和瞬时的脉冲放电，能量瞬间释放，通道中的液体迅速气化、膨胀并引起爆炸。产生液电效应。迅速膨胀的气体在水中产生强大的冲击波，冲击波进而以冲量或者冲击压力的方式解堵。相关技术中将带有几波发射器的液电设备下放到油井中，再使发射器产生激波。

但是由于井下工况复杂，裸露在井下的电极浸泡在砂石，石油，水等混合物中，电极的电阻，寿命，烧蚀速度等等会受到严重的影响，进而严重影响到电极的放电强度，以及电极工作的稳定性与可靠性等，最终制约了整个设备的增产效果。

发明内容

本申请实施例提供一种液电脉冲激波的电极系统及控制方法，以解决相关技术中发射器的电极浸泡在砂石，石油，水等混合物中影响其电阻的寿命和烧蚀速度。

一方面本发明提供一种液电脉冲激波的电极系统，其包括：液电脉冲设备，其包括壳体，所述壳体上设有窗口，所述窗口上设有可移动的防护组件；磁定位设备，其设置在所述液电脉冲设备内，用于定位所述液电脉冲设备的位置信息；发射器，其设置在所述壳体内，并位于所述窗口处；控制系统，其通过电缆线与所述液电脉冲设备相连，所述控制系统用于接收所述液电脉冲设备的位置信息，并用于：当所述位置信息在目标区域外时，驱使所述防护组件动作以密封所述窗口，当所述位置信息在目标区域内时，驱使所述防护组件动作以打开所述窗口。

一些实施例中，所述防护组件包括：滑动挡板，其贴合设置于所述壳体内侧，所述滑动挡板可沿所述壳体滑动，以打开或密封所述窗口；铁块，其固定连接在所述滑动挡板的内侧；电磁铁，其位于所述壳体的内侧，且所述电磁铁间隔设置在所述铁块上方；线圈，其与所述电磁铁连接，所述线圈与所述电缆线连接；其中，当所述位置信息在目标区域外时，所述控制系统控制所述线圈断电，所述电磁铁吸力消失，所述滑动挡板和铁块在自身重力作用下下落以密封所述窗口，当所述位置信息在所述目标区域内时，所述控制系统控制所述线圈通电以使所述电磁铁产生磁吸力以吸附所述铁块，所述滑动挡板在所述铁块的带动下打开所述窗口。

一些实施例中，所述防护组件还包括：防水管，其设置在壳体中，所述防水管与所述壳体间隔设置，所述防水管内部形成供所述电缆线通过的防水通道，所述防水通道与所述发射器连通。

一些实施例中，所述防护组件还包括：内壳，其内嵌在所述壳体内，且所述内壳与所述壳体间隔设置，所述内壳与所述壳体之间形成流体通道，所述内壳至少部分位于所述防水管与所述壳体之间；防水挡板，其套设在所述防水管上，所述防水挡板与所述内壳密封连接，所述防水挡板与所述电磁铁固定连接。

一些实施例中，还包括：水箱，其通过金属软管与所述液电脉冲设备相连。

一些实施例中，所述金属软管上设有电动阀，所述电动阀与所述控制系统相连。

一些实施例中，所述金属软管上设有止回阀。

另一方面还提供一种液电脉冲激波电极系统的控制方法，包括以下步骤：

将注满水的液电脉冲设备向目标区域下放；

所述磁定位设备持续定位所述液电脉冲设备的位置信息；

当所述位置信息在目标区域外时，驱使所述防护组件动作以密封所述窗口；

当所述位置信息在目标区域内时，驱使所述防护组件动作以打开所述窗口，并利用发射器产生激波。

一些实施例中，所述控制方法还包括：

发射器产生激波后，所述控制系统控制所述防护组件动作以密封所述窗口。

一些实施例中，所述控制系统控制所述防护组件动作以密封所述窗口，还包括：

所述防护组件密封所述窗口后，水箱向所述液电脉冲设备注水直至灌满。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括:在为发射器的电极提供了保护的同时，不影响发射器产生激波。本申请实施例提供了一种液电脉冲激波的电极系统及控制方法，由于其设有定位设备和可控的防护组件，因此，实现了液电脉冲设备在井下的防护与激波释放，且配备有水箱和控制系统，在达到石油增产的同时，也很好的延长了液电脉冲设备的使用寿命和工作持续性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的液电脉冲激波的部分结构剖面图；

图2为本申请实施例提供的液电脉冲设备的电极系统的示意图；

图3为本申请实施例提供的液电脉冲设备窗口密封状态示意图；

图4为本申请实施例提供的液电脉冲设备窗口打开状态示意；

图5为本申请实施例提供的液电脉冲设备窗口打开状态剖面图；

图6为本申请实施例提供的液电脉冲设备剖面图。

图中：1、液电脉冲设备；2、金属软管；3、止回阀；4、电动阀；5、水箱；6、电缆线；7、控制系统；8、窗口；11、低压电极；12、电极固定板；13、高压电极；14、铁块；15、滑动挡板；16、电磁铁；17、防水管；18、线圈；19、内壳；20、壳体；21、磁定位设备；22、防水挡板；23、电容；24、马龙头。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

第一方面，参见图2和图3所示，提供了一种液电脉冲激波的电极系统，其包括：液电脉冲设备1，其包括壳体20，所述壳体20上设有窗口8，所述窗口8上设有可移动的防护组件；磁定位设备21，其设置在所述液电脉冲设备1内，用于定位所述液电脉冲设备1的位置信息；发射器，其设置在所述壳体20内，并位于所述窗口8处；控制系统7，其通过电缆线6与所述液电脉冲设备1相连，所述控制系统7用于接收所述液电脉冲设备1的位置信息，并用于：当所述位置信息在目标区域外时，驱使所述防护组件动作以密封所述窗口8，当所述位置信息在目标区域内时，驱使所述防护组件动作以打开所述窗口8。

一些实施例中，参见图1所示，上述防护组件包括：滑动挡板15，其贴合设置于所述壳体20内侧，所述滑动挡板15可沿所述壳体20滑动，所述滑动挡板15可用于密封所述窗口8；铁块14，其固定连接在所述滑动挡板15的内侧；电磁铁16，其设置在所述壳体20的内侧，且所述电磁铁16间隔设置在所述滑动挡板15上方；线圈18，其与所述电磁铁16连接，所述线圈18与所述电缆线6连接；

可以理解的是，参见图3和图4所示，所述线圈18、电磁铁16、滑动挡板15和铁块14被配置为：当所述位置信息在目标区域外时，所述控制系统7驱使所述滑动挡板15动作以密封所述窗口8，当所述位置信息在所述目标区域内，所述线圈18受所述控制系统7通电以使所述电磁铁16产生磁吸力以吸附所述铁块14，所述滑动挡板15在所述铁块14的带动下打开所述窗口8。

值得说明的是，滑动挡板15与铁块14之间不必是密封连接，两者之间可以通过连接杆连接，这样两者之间会留有缝隙。以使水流从两者之间的缝隙流到发射器所在区域。

液电脉冲设备1中，其顶端内部从顶端到下部依次设有马龙头24、磁定位设备21，以及电容23。其中马龙头24上端设有供电缆线6通过的孔。

具体地，如图1和图6所示，防护组件还包括：防水管17，其设置在壳体20中，所述防水管17与所述壳体20间隔设置，所述防水管17内部形成防水通道，所述防水通道与所述发射器连通。防水通道用于供电缆线6通过，其可帮助下部的发射器与电缆线不受干扰的连接，保证控制系统7的控制效果，控制系统7的电缆线6经液电脉冲设备1端部的马龙头24进入，与磁定位设备21以及电容23连接，实现了位置信号的接收以及对电容的充放电。电缆线6与发射器和线圈18的连接则实现了对电极充电或放电以实现发射器激波发射的控制，以及控制防护组件“开窗”或“关窗”。

一些实施例中，内壳19，其与所述壳体20间隔设置，所述内壳19与所述壳体20之间形成流体通道，所述内壳19部分位于所述防水管17与所述壳体20之间；防水挡板22，其套设在所述防水管17上，所述防水挡板22与所述内壳19密封连接，所述防水挡板22与所述电磁铁16固定连接。

优选地，电极系统还可以设置水箱5，其通过金属软管2向所述液电脉冲设备1注水。水箱5在所述液电脉冲设备1下放前会将其注满水。而在激波发射，液电脉冲设备1内部气体气化后再次向器注水灌满液电脉冲设备1，为下次激波发射做准备。金属软管2一端连接水箱5另一端连接上述提及的有壳体20和内壳19围成的流体通道。水流通过流体通道从液电脉冲设备1顶端流到其下端窗口附近的激波发射器中。

值得说明的是，金属软管2上设有电动阀4和止回阀3，所述电动阀4与所述控制系统7相连。止回阀3主要功能是防止水从金属软管2回流到水箱5，电动阀4受所述控制系统7控制，电动阀4可用于控制金属软管2内水流的通断。

值得说明的是，所述发射器包括高压电极13，其位于所述铁块14下方，所述高压电极13通过电缆线6与所述控制系统7相连；低压电极11，其位于所述高压电极13下方，且所述低压电极11通过电极固定板12与高压电极13相连，所述低压电极11通过电缆线6与所述控制系统7相连。在液电脉冲设备1下放过程中，控制系统同会对液电脉冲设备1内的电容充电，到达目标区域后，则进入放电模式，使浸在水中的高压电极13与低压电极11产生液电反应，向目标区域发射激波用以解堵，实现石油增产。

具体地，参见图1、图5和图6所示，上述防水管17中内嵌有一个通道管，该通道管一直向上延申直至顶端，该通道用于放置控制系统7的控制线。电线等电线。

第二方面，提供了一种液电脉冲激波电极系统的控制方法，包括以下步骤：

将注满水的液电脉冲设备1向目标区域下放；

所述磁定位设备21持续定位所述液电脉冲设备1的位置信息；

当所述位置信息在目标区域外时，驱使所述防护组件动作以密封所述窗口8，当所述位置信息在目标区域内时，驱使所述防护组件动作以打开所述窗口8。

发射器产生激波后，所述防护组件受所述控制系统7控制密封所述窗口8。

具体地，上述控制方法包括：

步骤1：液电脉冲设备1在下井的过程中，电极时刻保持“关门”状态(即防护组件将窗口8密封)，液电脉冲设备1内充满水。当液电脉冲设备1到达油井射孔段(即目标区域)时，控制系统7控制线圈18通电，电磁铁16产生吸力，电磁铁16吸住铁块14，所述滑动挡板15在所述铁块14的带动下紧贴所述壳体20向所述防水管17与所述壳体20之间的空隙滑动，此时防护组件“开门”(即窗口8被打开)，电极放电产生激波。

步骤2：电极放电产生激波后，控制体统控制线圈18断电，电磁铁16吸力消失，滑动挡板15和铁块14在自身重力作用下向下自由落体运动使窗口8再次被密封，电极“关门”。控制系统7控制电动阀开启，水箱5里的水向液电脉冲设备1内灌注。灌注完成后，电极关闭。

综上所述，本申请提供的技术方案带来的有益效果包括:在为发射器的电极提供了保护的同时，不影响发射器产生激波。本申请实施例提供了一种液电脉冲激波的电极系统及控制方法，由于其设有定位设备和可控的防护组件，因此，实现了液电脉冲设备在井下的防护与激波释放，且配备有水箱和控制系统，在达到石油增产的同时，也很好的延长了液电脉冲设备的使用寿命和工作持续性。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种液电脉冲激波的电极系统，其特征在于，包括：

液电脉冲设备(1)，其包括壳体(20)，所述壳体(20)上设有窗口(8)，所述窗口(8)上设有可移动的防护组件；

磁定位设备(21)，其设置在所述液电脉冲设备(1)内，用于定位所述液电脉冲设备(1)的位置信息；

发射器，其设置在所述壳体(20)内，所述发射器位于所述窗口(8)处；

控制系统(7)，其通过电缆线(6)与所述液电脉冲设备(1)相连，所述控制系统(7)用于接收所述液电脉冲设备(1)的位置信息，并用于：当所述位置信息在目标区域外时，驱使所述防护组件动作以密封所述窗口(8)，当所述位置信息在目标区域内时，驱使所述防护组件动作以打开所述窗口(8)。

2.如权利要求1所述的电极系统，其特征在于，所述防护组件包括：

滑动挡板(15)，其贴合设置于所述壳体(20)内侧，所述滑动挡板(15)可沿所述壳体(20)滑动，以打开或密封所述窗口(8)；

铁块(14)，其固定连接在所述滑动挡板(15)的内侧；

电磁铁(16)，其位于所述壳体(20)的内侧，且所述电磁铁(16)间隔设置在所述铁块(14)上方；

线圈(18)，其与所述电磁铁(16)连接，所述线圈(18)与所述电缆线(6)连接；

其中，当所述位置信息在目标区域外时，所述控制系统(7)控制所述线圈(18)断电，所述电磁铁(16)吸力消失，所述滑动挡板(15)和铁块(14)在自身重力作用下下落以密封所述窗口(8)，当所述位置信息在所述目标区域内时，所述控制系统(7)控制所述线圈(18)通电以使所述电磁铁(16)产生磁吸力以吸附所述铁块(14)，所述滑动挡板(15)在所述铁块(14)的带动下打开所述窗口(8)。

3.如权利要求2所述的电极系统，其特征在于，所述防护组件还包括：

防水管(17)，其设置在壳体(20)中，所述防水管(17)与所述壳体(20)间隔设置，所述防水管(17)内部形成供所述电缆线(6)通过的防水通道，所述防水通道与所述发射器连通。

4.如权利要求3所述的电极系统，其特征在于，所述防护组件还包括：

内壳(19)，其内嵌在所述壳体(20)内，且所述内壳(19)与所述壳体(20)间隔设置，所述内壳(19)与所述壳体(20)之间形成流体通道，所述内壳(19)至少部分位于所述防水管(17)与所述壳体(20)之间；

防水挡板(22)，其套设在所述防水管(17)上，所述防水挡板(22)与所述内壳(19)密封连接，所述防水挡板(22)与所述电磁铁(16)固定连接。

5.如权利要求1所述的电极系统，其特征在于，还包括：

水箱(5)，其通过金属软管(2)与所述液电脉冲设备(1)相连。

6.如权利要求5所述的电极系统，其特征在于：

所述金属软管(2)上设有电动阀(4)，所述电动阀(4)与所述控制系统(7)相连。

7.如权利要求5所述的电极系统，其特征在于：

所述金属软管(2)上设有止回阀(3)。

8.一种液电脉冲激波电极系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

将注满水的液电脉冲设备(1)向目标区域下放；

所述磁定位设备(21)持续定位所述液电脉冲设备(1)的位置信息；

当所述位置信息在目标区域外时，驱使所述防护组件动作以密封所述窗口(8)；

当所述位置信息在目标区域内时，驱使所述防护组件动作以打开所述窗口(8)，并利用所述发射器产生激波。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

所述发射器产生激波后，所述控制系统(7)控制所述防护组件动作以密封所述窗口(8)。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述发射器产生激波后，所述控制系统(7)控制所述防护组件动作以密封所述窗口(8)，还包括：

所述防护组件密封所述窗口(8)后，所述水箱(5)向所述液电脉冲设备(1)注水直至灌满。

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