CN211777300U - 一种井下大功率液电脉冲发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于油、气井开发装置，涉及一种井下大功率液电脉冲发生器，能将储存在脉冲电容器中的电能迅速转变为压力冲击波传递到井筒周围的油层，起到很好的解堵、增产作用，包括壳体、套装在壳体内的绝缘介质、安装在绝缘介质内的正电极本体和负电极本体，所述正电极本体的放电端面和负电极本体的放电端面正对设置，正电极本体的放电端面和负电极本体的放电端面均设置有剑突，且两侧的剑突之间留有间隙，形成放电间隙；所述壳体对应放电间隙的部分均匀开设有多个放电口。

Description

一种井下大功率液电脉冲发生器

技术领域

本实用新型属于油气井开发装置，具体涉及一种大功率液电脉冲发生器。

背景技术

在油田领域，振动采油已被证明是一种非常有效的增产、稳产措施。振动采油作为一种独立的三次采油技术，它的发展历史可以追溯到上世纪50年代，现在已发展成为一门新兴学科。

振动采油主要靠高强度振动压力波作用于油层来实现，目前，国内外已发展了多种形式的物理增产设备，包括机械式击打地层、利用偏心轮装置产生对套管壁的振动压力、低频高幅水力冲击振荡器、高频水声多孔发生器、磁致伸缩换能器、压电陶瓷换能器、电容振荡器和热声组合激励超声设备等等。效果较明显的主要有低频高幅水力冲击振荡器和高频水声多孔发生器。

低频高幅水力振源主要由井下定压器、高压水击振动器、导液花管等构成。将高压水击振动器连在油管上，下至预处理油层段，导液花管对准油层中部，然后连接高压井口和地面管线，高压泵车向井内注入前置液。当油管灌满液体后，此时泵车表压上升，当压力大于定压器爆破压力时，定压器爆破，高压液柱冲入冲压室以较大加速度向下运移将压能转换为动能，对周围油层产生强烈高压冲击波。由于油层段受多次高压水击冲击，近井地带产生多条不规则的裂缝，同时也沟通了原有的次生裂缝并形成了微裂缝网络，达到了造缝解堵、增产的目的。但是，低频高幅水力冲击振荡器从地面到井下环节较多，工艺复杂，实现难度大。

高频高幅水力振源的实现主要有两种方式：高能气体压裂技术和液电效应水力振源技术。

其中，高能气体压裂技术主要用在完井方面，和射孔工艺紧密结合。然而，也可以将该技术用于三次采油方面。高能气体压裂是采用管柱输送方式，将发生器下至目的层段。利用重锤撞击引爆点火器，点火器燃烧后引起固体火药在发生器内的迅速燃烧，生成高温高压火药气体，火药气体高速膨胀作功，挤压油套环空中的液体沿射孔孔眼扩展。当冲击压力超过岩石的抗张强度时，油层被压开。在冲击波的作用下近井地带周围的污垢疏松脱落，堵塞物随洗井液排出井外。虽然，高能气体压裂工艺简单，但需要火药作用，对油层造成二次污染，成本高，危险性较高，不宜推广。

电火花振源是一种新出现的将电能转变成脉冲水力机械能的特殊爆炸装置，主要由地面供电设备和井下放电设备构成，二者通过电缆连接。地面设备将普通的交流电变换成特定幅度和频率的交流电通过电缆传输到井下设备,使之经过升压整流，将高压电能储存在高压脉冲电容器中，大量存储的高压电能再通过专用的液电脉冲发生器，瞬时放电形成电弧，使电极周围的液体迅速气化，形成高温高压区，从而产生冲击波，放电区就成为振动波的振源。电火花振源虽然有许多优点，但目前还存在放电能量不够大、放电效率不够高等问题。

实用新型内容

本实用新型旨在于解决现有技术中振动采油时，采用低频高幅水力冲击振荡器工艺复杂、实现难度大，而采用高频高幅水力振源，成本高、危险性高，以及现有电火花振源放电效率不高的技术问题，提供一种具有放电效率高、结构简单、使用维护方便的井下大功率液电脉冲发生器，能够通过井下放电的方式产生高强度压力脉冲波，通过电极周围介质传递到井筒周围的油层，可有效起到井下解堵增产的作用，总体性能优异，弥补了现有技术方案的不足。

本实用新型的具体技术解决方案如下：

一种井下大功率液电脉冲发生器，其特殊之处在于，包括壳体、套装在壳体内的绝缘介质、安装在绝缘介质内的正电极本体和负电极本体，所述正电极本体的放电端面和负电极本体的放电端面正对设置，正电极本体的放电端面和负电极本体的放电端面均设置有剑突，且两侧的剑突之间留有间隙，形成放电间隙；所述壳体对应放电间隙的部分均匀开设有3个放电口。

进一步地，所述正电极本体包括正电极头和正电极杆，正电极头位于正电极杆的前端，剑突位于正电极头的前端；所述负电极本体包括负电极头和负电极杆，负电极头位于负电极杆的前端，剑突位于负电极头的前端；所述绝缘介质包括正电极绝缘块和负电极绝缘块；

所述正电极绝缘块内设置有多个凹槽；所述正电极杆上设置有多个与凹槽相适配的凸起；所述正电极本体通过凸起和凹槽镶嵌在正电极绝缘块内；

所述负电极绝缘块内开设有台阶孔；所述负电极杆上设置螺纹；负电极杆穿过台阶孔后通过螺纹连接将负电极本体锁紧在负电极绝缘块内。

进一步地，所述负电极杆穿过台阶孔后通过螺母将负电极本体锁紧在负电极绝缘块内。

进一步地，所述壳体为分体式，包括安装正电极体的正电极壳体以及安装负电极体的负电极壳体；所述放电口开设在负电极壳体上。

进一步地，所述螺母为双螺母互锁拧紧连接。

进一步地，所述正电极绝缘块和负电极绝缘块均采用特种耐高温氟橡胶制成。

进一步地，所述正电极头和负电极头均采用钨铜合金材料制成。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型采用的脉冲发生器易于形成液电脉冲，产生高幅压力脉冲波，能量转换效率高。正放电本体和负电极本体的放电端面均设置有剑突，有利于提高放电效率。

2、本实用新型采用双螺母互锁的负电极本体固定方式，使得正电极本体和负电极本体之间的放电间隙调节方便。

3、本实用新型的壳体采用分体式结构，结构简单，工作可靠，易于制造，同时，易于拆卸和安装，维护保养方便。

4、本实用新型采用特种耐高温氟橡胶作为绝缘介质，绝缘性能好。

附图说明

图1为本实用新型实施例的基本结构示意图。

图2为本实用新型实施例的优化装配结构示意图。

1-壳体、2-绝缘介质、3-正电极本体、4-负电极本体、5-正电极本体的放电端面、6-负电极本体的放电端面、7-放电间隙、8-放电口、9-剑突、10-正电极头、11-正电极杆、12-负电极头、13-负电极杆、14-正电极绝缘块、15-负电极绝缘块、16-凹槽、17-凸起、18-台阶孔、19-螺母、20-正电极壳体、21-负电极壳体。

具体实施方式

本实用新型提出了一种新型的井下大功率液电脉冲发生器，其基本构成如图1所示。

包括壳体1、套装在壳体1内的绝缘介质2、安装在绝缘介质2内的正电极本体3和负电极本体4；

其中，正电极本体的放电端面5和负电极本体的放电端面6正对设置且互不接触，形成放电间隙7；壳体1位于放电间隙7的部分均匀开设有3个放电口8。

特别地，为了有利于放电通道的形成，提高放电效率，该脉冲发生器的正电极本体和负电极本体的放电端面均设置有剑突9。

该脉冲发生器优化结构的优化装配结构如图2所示：

正电极本体3包括正电极头10和正电极杆11；负电极本体4包括负电极头12和负电极杆13；绝缘介质2包括正电极绝缘块14和负电极绝缘块15，实验证明通过特种耐高温氟橡胶制备正电极绝缘块、负电极绝缘块可以取得很好的效果。

正、负电极本体采用不同的固定方式：正电极本体3为固定结构，正电极本体3的正电极头10及正电极杆11均镶嵌在正电极绝缘块14中，并固定在壳体20内；负电极本体4为可活动结构，两个电极本体的具体结构是：

正电极绝缘块14内设置有多个凹槽16；正电极杆11上设置有多个与凹槽16像相适配的凸起17；正电极本体3通过凸起17和凹槽16镶嵌在正电极绝缘块14内；

负电极绝缘块15内开设有台阶孔18；负电极杆13上设置有螺纹；负电极杆13穿过台阶孔18后通过螺母19将负电极本体13锁紧在负电极绝缘块15内，特别之处是，当螺母19为双螺母互锁结构时，非常方便将放电间隙调节到适当位置，大大提高放电效率。

为了便于加工制作，该脉冲发生器壳体1为分体式结构，包括安装正电极体的正电极壳体20以及安装负电极体的负电极壳体21；其中，放电口8开设在负电极壳体21上。

当采用该脉冲发生器作业时，首先将带有脉冲发生器的下井仪器下放至作业井段，然后开始向高压储能电容充电，待电压达到预设电压时，立即打开放电开关，该液电脉冲发生器会在瞬间(约20微妙左右)产生超过100MPa的压力脉冲波，对周围介质形成强烈的振动冲击，起到解堵增产的作用。

Claims (7)

1.一种井下大功率液电脉冲发生器，其特征在于：包括壳体(1)、套装在壳体(1)内的绝缘介质(2)、安装在绝缘介质(2)内的正电极本体(3)和负电极本体(4)，所述正电极本体的放电端面(5)和负电极本体(4)的放电端面正对设置，正电极本体的放电端面(5)和负电极本体的放电端面(6)均设置有剑突(9)，且两侧的剑突(9)之间留有间隙，形成放电间隙(7)；所述壳体(1)对应放电间隙(7)的部分均匀开设有3个放电口(8)。

2.根据权利要求1所述的井下大功率液电脉冲发生器，其特征在于：所述正电极本体(3)包括正电极头(10)和正电极杆(11)，正电极头(10)位于正电极杆(11)的前端，其剑突(9)位于正电极头(10)的前端；所述负电极本体(4)包括负电极头(12)和负电极杆(13)，负电极头(12)位于负电极杆(13)的前端，其剑突(9)位于负电极头(12)的前端；所述绝缘介质(2)包括正电极绝缘块(14)和负电极绝缘块(15)；

所述正电极绝缘块(14)内设置有多个凹槽(16)；所述正电极杆(11)上设置有多个与凹槽(16)相适配的凸起(17)；所述正电极本体(3)通过凸起(17)和凹槽(16)镶嵌在正电极绝缘块(14)内；

所述负电极绝缘块(15)内开设有台阶孔(18)；所述负电极杆(13)上设置有螺纹；负电极杆(13)穿过台阶孔(18)后通过螺纹连接将负电极本体(4)锁紧在负电极绝缘块(15)内。

3.根据权利要求2所述的井下大功率液电脉冲发生器，其特征在于：所述负电极杆(13)穿过台阶孔(18)后通过螺母(19)将负电极本体(4)锁紧在负电极绝缘块(15)内。

4.根据权利要求3所述的井下大功率液电脉冲发生器，其特征在于：所述壳体(1)为分体式，包括安装正电极体的正电极壳体(20)以及安装负电极体的负电极壳体(21)；所述放电口(8)开设在负电极壳体(21)上。

5.根据权利要求4所述的井下大功率液电脉冲发生器，其特征在于：所述螺母(19)为双螺母互锁拧紧连接。

6.根据权利要求5所述的井下大功率液电脉冲发生器，其特征在于：所述正电极绝缘块(14)和负电极绝缘块(15)均采用特种耐高温氟橡胶制成。

7.根据权利要求6所述的井下大功率液电脉冲发生器，其特征在于：所述正电极头(10)和负电极头(12)均采用钨铜合金材料制成。

Images