CN2273347Y

CN2273347Y - 陆地电火花震源深井震动装置

Info

Publication number: CN2273347Y
Application number: CN 96249134
Authority: CN
Inventors: 左公宁; 姚儒彬; 陈忠亚; 刘志民; 孙鹞鸿; 张雨和; 张冬春; 赵滨
Original assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-01-28
Anticipated expiration: 2006-12-13

Abstract

陆地电火花震源深井震动装置,用于油井的“解堵”和两井间的地质剖面成像。主要由震源、放电电缆、电缆绞车,连接震源和放电电缆的连接接口、井口滑轮以及放电电极组成。本装置提供的连接接口采用梅花触头座式,满足了通过高电压大电流和使用简便的要求;提供了同轴式和对极式两种放电电极,结构简单,电连接可靠,使用安全简便,耐高压大电流的烧蚀,能产生不同形状的压力波前。本装置在实地试验中都取得了良好效果。

Description

陆地电火花震源深井震动装置

本实用新型属于产生地震能的设备，是一种在陆地深井中利用电火花放电产生地震能的装置。

陆地电火花震源与其他震源(如炸药震源、超声波震源、重锤震源等)相比，具有功率大、安全、清洁、易于控制和调节等优点，已在地质勘探中获得广泛应用。足够大能量的陆地电火花震源连接几百米至一千多米长的放电电缆，电缆端部连接放电电极，然后把电极放入地下深达几百至一千多米的井中(如油井、水井)放电产生地震波能。这样构成的陆地电火花震源深井震动装置就有了新的用途，一是在晚期油田的油井中产生地震波能，可以疏通出油孔使之“解堵”，从而重新提高原油产量；二是在相距数百米的一对深井中，在一口井中放电，另一口井中接受地震波信号，把这些信号经过计算机处理后可以得到两井之间的地质剖面，这种地震勘探具有很高的分辨率。

使油井重新增产的方法和装置国外已有报道，如美国专利4997044和4169503，苏联专利WO89/11581(PCT/SU88/00110)。这三项专利所公开的深井震动装置中的关键部件-放电电极的结构都很复杂，不便于制造安装维修。另外，陆地电火花震源的输出端与引出电缆之间的连接接口部分的结构也未见披露，而常用的是滑环式触头，其工作电压(例如要求10kV)和通过电流(例如要求有效值16kA，持续时间约5ms)都不能满足要求。

本实用新型的目的是提供两种结构简单、性能优越、使用方便的陆地电火花震源深井震动装置的放电电极，并且其中一种放电电极发出的压力波的波前呈扇面的角度可调；本实用新型的再一目的是提供震源输出端与放电电缆之间的连接接口组件。

本实用新型陆地电火震源深井震动装置，其主要组成包括陆地电火花震源(简称震源)、放电电缆、电缆绞车、震源和电缆间的连接接口、井口滑轮，以及放电电极。本实用新型深井震动装置的特点是，其中的连接接口主要由连接在电缆输入端的一对插头，一对梅花触头座、连接震源输出端的两块铜接线板组成；放电电极是同轴式或对极式，其中的高压电极为圆棒状，电缆内导体与高压电极用压接或焊接对接连接，放电电极的引入端(左端)用一只压帽和套装在其中的多瓣压块将电缆外导体压紧，实现电缆外导体与低压电极的电连接。

本实用新型深井震动装置工作时，装有放电电极一端的放电电缆绕过井口滑轮，启动电缆绞车，把放电电极徐徐下放到井中预定位置，操纵电火花震源引发井中的放电电极高压电弧放电，利用由此产生的地震波工作(使油井“解堵”而增产或进行地震勘测)。本深井震动装置中，陆地电火花震源，电缆绞车采用已有技术产品，放电电缆用高压同轴电缆，根据选用的电缆绞车规格选择电缆内导体和外导体的截面面积。井口滑轮有天地滑轮和座地滑轮两种型式。

图1陆地电火花震源深井震动装置示意图

图2震源与放电电缆的连接接口结构示意图

图3同轴式放电电极

图4对极式放电电极

以下结合附图所示实施例，详细说明本实用新型内容。

如图1所示，本实用新型陆地电火花震源深井震动装置中，震源10为外购已有技术产品，其输出端通过连接接口60与缠绕在电缆绞车20上的放电电缆30连接。放电电缆30为同轴式高压电缆，井口滑轮采用座地滑轮40并与井口法兰70固定连接，放电电缆30由座地滑轮40支承平稳地放入油井80中，放电电极50装在伸入井中的放电电缆30的端部。

本实施例中，车载陆地电火花震源10最大储能为200千焦耳，最高直流工作电压10千伏。同轴放电电缆的脉冲工作电压为10千伏，根据选用的绞车的缠绕容量选择电缆的内外导体截面，现有导体截面有70平方毫米和50平方毫米两种规格。

震源与电缆的连接接口60如图2所示，两只梅花触头座62的底部安装有铜接线板64，震源10输出端的两根引出线66的线鼻子和铜接线板64连接，两只梅花触头座62连同两只铜接线板64安装在绝缘材料板65上，彼此间的距离满足对接口工作电压的要求，绝缘材料板65再和车体67固定。放电电缆30的输入端装两只插头63，将两只插头63分别插入梅花插头座62的插孔内即完成电的连接。当需要转动电缆绞车的滚筒61时，从梅花插头座中拨出插头，滚筒61即可自由转动。这里的梅花触头座可以用少油断路器中的梅花触头构件代用。绝缘材料板可以用玻璃钢板制造。梅花触头座的通流能力为0.2秒-16千安，能满足对接口通流能力的要求。

放电电极的设计要求是安全，与放电电缆有很好的电连接，电能转换率高，压力波发射的波前有规定的形状，放电次数为数百次，结构简单，安装维护方便。为此，我们设计了两种型式的放电电极。

图3为同轴式放电电极。其压力波的波前为半球形向下传播。同轴式放电电极的芯部是圆棒状高压电极511和高压同轴电缆30的芯部(包括电缆内导体(即芯线)514和电缆绝缘层517)，电缆内导体514与高压电极511用压接或焊接对接连接放电电极的引入端。同轴电缆30的外导体518用套装在其外的压块516和压帽515与低压电极512实现电连接；低压电极512为圆柱套筒状，套在高压电极511之外且二者形成同轴，二者之间是耐受高电压的电极绝缘筒513，压块516为中空的沿轴线径向被分成数瓣的截顶圆锥体；压帽515套在压块516之外并与压块的外形配合，为大体呈中空的截顶圆锥体套，而其大口端与低压电极512用螺纹连接。旋转拧紧压帽515，通过活动的压块516使电缆外导体518与低压电极512实现良好的电接触，并且保证低压电极512不会从电缆30的端部脱落。图中高压电极511、低压电极512和电极绝缘筒513三者的外露端(右端)平齐。在高压电极511和低压电极512外露端焊上铜钨合金，可以使电极的烧蚀大大减小而经久耐用。

图4所示的对极式放电电极是又一实施例。其中的高压电极521和低压电极522为对极式布置，即二者在同一轴线上端面相对并相距一放间隙，这里的低压电极体522是一端开口(图中为左端)另一端(右端)封闭的圆桶状，桶底内中心的凸起圆台是低压电极放电端532，它可以是焊接在桶底中心，也可以用螺纹连接拧紧在桶底中心，后者可以方便地调节高压电极和低压电极之间的距离(放电间隙)；对应于放电间隙位置之外的低压电极体522桶体圆柱面上开有窗口531，高压电极521的侧面与低压电极体522之间是耐受高电压的电极绝缘块523。对极式放电电极的其余部分与前述同轴式放电电极是类似的，即高压同轴电缆的内导体(即芯线)524与圆棒状的高压电极压接或焊接连接，分成数瓣的截顶圆锥状的压块526套在同轴电缆30的芯部之外，并把电缆外导体528压紧，再用一截顶圆锥状的压帽525套在压块526之外，该压帽525的大口端以螺纹与圆桶状的低压电极体522的左端连接。旋转拧紧压帽525使压块526移动，把电缆外导体528与低压电极体522紧紧压在一起，保证良好的电接触，低压电极体也不会从电缆端部脱落。

对极式放电电极中，电极绝缘块前端面533和低压电极体桶底内表面535是同轴线的、相对凸出的二个截顶圆锥面，高压电极521和低压电极放电端532分别位于二个截顶圆锥面的中心位置；通过轴线的纵向剖面中，电极绝缘块前端面533的母线与高压电极521端面的夹角为α，当该放电电极工作时，形成球面锥体或柱面的压力波前为具有一定角度的扇面，通过低压电极体侧面的窗口，压力波向外传播。压力波前扇面的角度取决于上面所说的夹角α，改变夹角α即可改变压力波前扇面的角度；当电极绝缘块前端面533为水平时(即垂直于该放电电极轴线时)，则压力波主要向水平方向传播。

本实用新型陆地电火花震源深井震动装置的连接接口和放电电极结构简单实用，连接接口工作电压高，通过电流大；放电电极工作安全可靠，电能转换率高，寿命长，特别是对极式放电电极所产生的压力波前的形状可以改变；两种放电电极能以大约每分钟放电一次的速度连续作业。

使用本实用新型装置在我国中部某油田对十余口油井进行了“解堵”作业试验，经“解堵”后的油井平均增产原油达60％，取得了良好的经济效益。在我国东部某油田用本装置进行了地质剖面成像勘测试验，两口油井之间的距离为260米，试验数据经分析后，得到接收信号的纵波主频为160Hz，横波主频为40Hz，获得了较好的试验结果。

Claims

1.陆地电火花震源深井震动装置，其主要组成包括震源、放电电缆、电缆绞车、连接震源和放电电缆的连接接口、井口滑轮以及放电电极，其特征是所说的连接接口主要由连接在放电电缆输入端的一对插头、一对梅花触头座、连接震源输出端的两块铜接线板组成；所说的放电电极为同轴式或对极式，其中的高压电极为圆棒状，电缆内导体与高压电极用压接或焊接对接连接；放电电极的引入端用一只压帽和套装在其中的多瓣压块将电缆外导体压紧，实现电缆外导体与低压电极的电连接。

2.如权利要求1所述的深井震动装置，其特征是连接接口中一对梅花触头座连同两块铜接线板一起固定在一块绝缘板上，该绝缘板固定在电缆绞车的车体上。

3.如权利要求2所述的深井震动装置，其特征是连接接口中，震源输出端的两根连线的线鼻子与铜接线板连接。

4.如权利要求1所述的深井震动装置，其特征是所说的放电电极为同轴式放电电极，其中的低压电极为圆柱套筒状，它套在高压电极之外并且二者形成同轴，二者之间是耐受高电压的电极绝缘筒；压块为中空的通过轴线径向被分成数瓣的截顶圆锥体；压帽为大体呈中空的截顶圆锥套，以其大口端与低压电极用螺纹连接；高压电极、低压电极和电极绝缘筒三者的外露端平齐。

5.如权利要求1所述的深井震动装置，其特征是所说的放电电极为对极式放电电极，即高压电极和低压电极相对布置在同一轴线上而端面相距一放电间隙，对应于放电间隙位置之外的的低压电极体上开有窗口；这里的低压电极体是一端开口另一端封闭的圆桶状，桶底内中心的凸起圆台是低压电极放电端；高压电极的侧面与低压电极体之间是耐受高电压的电极绝缘块；压帽的大口端用螺纹与低压电极体连接。

6.如权利要求5所述的深井震动装置，其特征是对极式放电电极中，电极绝缘块的前端面和低压电极桶底内平面是同轴线的、相对凸出的二个截顶圆锥面，高压电极和低压电极放电端分别位于二个截顶圆锥面的中心位置。