CN2563836Y - 放电电压可调式电脉冲解堵装置 - Google Patents

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卢明
路立君
李平
吕文海
来恩良
屈丹安
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Abstract

一种属于石油井下解堵的放电电压可调式电脉冲解堵装置，包括电路筒1、放电电极4、测井电缆5、放电设备控制器6等，电路筒1、电容筒2、触发开关管3、放电电极4依次相接，放电设备控制器6上的充电电压输出口7、测量输入口8、触发输出口9通过测井电缆5与电路筒1连接，直接使用50Hz工频电源，无需使用变频器变频，降低了系统成本，减轻了现场施工强度；加装调压器电路使放电速率和放电电压易于控制；设立放电电压测量电路，便于监测系统工作，放电能量可定量计算；新型触发电路的引用，增强了系统工作可靠性。

Description

放电电压可调式电脉冲解堵装置
涉及领域：
本实用新型属于石油井下解堵设备，具体地说，是一种放电电压可调式电脉冲解堵装置。
背景技术：
电脉冲解堵设备由地面及井下两部分构成，由测井电缆相连。地面部分由电源及检测设备组成；井下部分由电路、储能电容、触发开关及放电电极组成。
油井解堵施工中，地面电源经由电缆向井下送电，井下设备对由电缆传送至的电源升压，整流后成为高压直流电源对储能电容充电，当储能电容充电至额定值时，由控制电路发出触发信号，使触发开关管导通，储能电容上所储电能经由触发开关管和处于水中的放电电极形成放电回路，强大的瞬间电流在电极间隙处产生液电效应，即爆炸，对井壁附近地层产生冲击力。地层在反复多次的爆炸冲击作用下，实现了油层或水层的解堵。系统每分钟放电次数一般在1～10次。
现有电脉冲解堵设备存在下述问题。①一般采用变频电源，成本高且施工不便；②只能使用定时的方式控制放电速率，不便于控制放电电压进而达到控制放电能量的目的；③不具备放电电压检测功能，因而不能直观掌握放电能量以便根据施工要求进行调节；④触发电路复杂或与主充放电回路相关，因而故障率高。
技术内容
本实用新型的目的在于提供一种不使用变频电源，放电速率和放电能量可调，具有放电电压检测功能和触发电路简单可靠，并与主充放电回路不相关的放电电压可调式电脉冲解堵装置。
本实用新型是这样实现的：包括电路筒1、电容筒2、触发开关管3、放电电极4、测井电缆5、放电设备控制器6、充电电压输出口7、测量输入口8、触发输出口9，电路筒1、电容筒2、触发开关管3、放电电极4依次相接，放电设备控制器6上分别设有充电电压输出口7、测量输入口8、触发输出口9，放电设备控制器6上的充电电压输出口7、测量输入口8、触发输出口9通过测井电缆5与电路筒1连接。
本实用新型还采用如下技术方案：
由隔离变压器T1、调压器T2和电压表M1组成系统供电电路，通过电缆5向井下由升压变压器T3、T4、硅堆D1～D4、限流电阻R1、储能电容C1、定压开关管K3、放电电极P组成的冲击电流发生器以及由整流桥D5、电容C2、继电器J、触发变压器T5组成的触发电路供电。
与储能电容并联的分压器R1、R2，通过电缆5联接与地面毫安表M2组成的充电电压检测电路，并由测量电流间接测量储能电容的充电电压及放电电压。
当定时器一对常开点或触发按纽开关K2接通时，触发电路的继电器J的一对常开点接通，C2上储能通过升压变压器T5次级放电，并在次级产生高压脉冲使触发开关管K2导通，储能电容C1上所储高压电能通过触发开关管K3、放电电极P放电。
升压变压器T3、T4采用初级并联、次级串联方式。
以普通桥式整流电路直接运用于井下触发电路；利用继电器的常开常闭触点，充电、放电。
所述的测量电路，R1＞＞R2＞＞电缆电阻+毫安表内阻。
通过测井电缆5把装有T3、T4、D1～D4、R1、R2、C1、K3组成冲激电流发生器，R1、R2组成测量电路，D5、C2、J、T5组成的触发电路的电路筒1和放电电极4下放地下。
本实用新型的优点在于：
1.井下电路的升压变压器采用二个50Hz工频变压器初级并联、次级串联的方式工作。以变压器并联的方式满足系统功率要求，以变压器次级串联的方式满足整流电路高输入电压的要求，因而不需使用变频电源，降低了系统成本，减轻了现场施工强度。
2.供电电源采用调压器输出。采用调压器输出供电，供电电压可调。可调的供电电压与用定时器组成的定时触发电路相结合，实现了以可调供电电压控制系统最高充放电电压，以定时器定时值控制放电速率，使系统放电能量与放电速率均可调节，满足了施工不同技术范围的要求。
3.在储能电容器两端并联一个分压器电路。分压器由二个电阻组成，分压器中端引出测量端经电缆至地面提供测量储能电容充电电压的电流信号。分压器高端电阻＞＞低端电阻，分压器低端电阻＞＞电缆外皮电阻和电表内阻。在进行测量时，测量电流经高端电阻和电缆电阻、电流表内阻构成测量回路。不进行测量时，即电缆处于断开时，分压器提供储能电容泄放通道，保证系统在不工作时无高压，处于安全状态。
4.与主充放电回路并列，设置触发电路的充放电回路为触发电容充电，使触发回路独立于主充放电回路，提高系统的工作可靠性。
该实用新型直接使用50Hz工频电源，无需使用变频器变频，降低了系统成本，减轻了现场施工强度；加装调压器电路使放电速率和放电电压易于控制；设立放电电压测量电路，便于监测系统工作，放电能量可定量计算；新型触发电路的引用，增强了系统工作可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施
如图1所示，主要由电路筒1、电容筒2、触发开关管3、放电电极4、测井电缆5、放电设备控制器6、充电电压输出口7、测量输入口8、触发输出口9，电路筒1、电容筒2、触发开关管3、放电电极4依次相接，放电设备控制器6上分别设有充电电压输出口7、测量输入口8、触发输出口9，放电设备控制器6上的充电电压输出口7、测量输入口8、触发输出口9通过测井电缆5与电路筒1连接。
附图2中T1为隔离变压器，T2为调压器，二者将输入的220V工频电源经隔离后根据所需电压调压后经电缆送往井下。井下由变压器T3、T4、硅堆D1～D4、限流电阻R1、电容C1、开关管K3、放电电极4组成的冲激电流发生器将地面送至的交流电源整流为直流高压为储能电容C1充电，同时地面送至的交流电源为整流桥D5、电容C2组成的整流电路C2充电。当地面触发开关K2或定时器常开触点导通时，继电器J导通，C2上所储电能经触发变压器T5放电，T5次级产生高压触发脉冲使触发开关管K3导通，储能电容器C1经电极4大电流放电，在电极4间隙处产生液电效应，即爆炸，实现施工的要求。由电阻R1、R2和毫安表M2组成测量电路，监测储能电容器C1上的充电电压。计数器累计放电次数。电压表M1监测送往井下的电源电压值。
施工中，使用测井电缆5将装有T3、T4、D1～D4、R1、R2、C1、K3组成的冲激电流发生器，R1、R2组成的测量电路，D5、C2、J、T5组成的触发电路的电路筒和放电电极P下放至预定施工深度。地面T1、T2、M1组成的电源电路为井下冲击电流发生器、触发电路供电，C1、C2同时开始充电。当C1充电至预定值，地面设备中按钮开关K2或定时器常开触点接通，使井下触发电路J吸合，C2经T5放电，次级产生的高压使K3导通，C1所储电能经放电电极P大电流放电，在处于水中的放电电极P间隙处产生液电效应，即爆炸。放电后触发开关K断开，系统再次开始给储能电容C1和触发电容C2充电，等待下次触发放电产生液电效应。如此循环，直至完成油井或水井解堵施工任务。计数器用于累计放电次数。R2、R3和M2组成储能电容C1的充电电压监测电路，使用电流法间接测量。系统每次放电能量由C1的电容量和其充电值决定(W＝1/2 C1U2)，500J～1500J可调。放电能量的调节可通过调节T2改变送往井下的电源电压实现。放电速率可通过定时器设定值改变，一般为60-6s，即每分钟放电1次到10次。系统设置的手动触发开关K2，在断开K1不使用定时器时，可进行手动触发放电操作，增加了系统操作的灵活性。

Claims (8)

1.放电电压可调式电脉冲解堵装置，包括电路筒(1)、电容筒(2)、触发开关管(3)、放电电极(4)、测井电缆(5)、放电设备控制器(6)、充电电压输出口(7)、测量输入口(8)、触发输出口(9)，其特征在于：电路筒(1)、电容筒(2)、触发开关管(3)、放电电极(4)依次相接，放电设备控制器(6)上分别设有充电电压输出口(7)、测量输入口(8)、触发输出口(9)，放电设备控制器(6)上的充电电压输出口(7)、测量输入口(8)、触发输出口(9)通过测井电缆(5)与电路筒(1)连接。
2.根据权利要求1所述的放电电压可调式电脉冲解堵装置，其特征在于：由隔离变压器T1、调压器T2和电压表M1组成系统供电电路，通过电缆5向井下由升压变压器T3、T4、硅堆D1～D4、限流电阻R1、储能电容C1、定压开关管K3、放电电极(4)组成的冲击电流发生器以及由整流桥D5、电容C2、继电器J、触发变压器T5组成的触发电路供电。
3.根据权利要求1所述的放电电压可调式电脉冲解堵装置，其特征在于：与储能电容并联的分压器R1、R2，通过电缆5联接与地面毫安表M2组成的充电电压检测电路，并由测量电流间接测量储能电容的充电电压及放电电压。
4.根据权利要求1所述的放电电压可调式电脉冲解堵装置，其特征在于：当定时器一对常开点或触发按纽开关K2接通时，触发电路的继电器J的一对常开点接通，C2上储能通过升压变压器T5次级放电，并在次级产生高压脉冲使触发开关管K2导通，储能电容C1上所储高压电能通过触发开关管K3、放电电极(4)放电。
5.根据权利要求1所述的放电电压可调式电脉冲解堵装置，其特征在于：升压变压器T3、T4采用初级并联、次级串联方式。
6.根据权利要求1所述的放电电压可调式电脉冲解堵装置，其特征在于：以普通桥式整流电路直接运用于井下触发电路；利用继电器的常开常闭触点，充电、放电。
7.根据权利要求1所述的放电电压可调式电脉冲解堵装置，其特征在于：所述的测量电路，R1＞＞R2＞＞电缆电阻+毫安表内阻。
8.根据权利要求1所述的放电电压可调式电脉冲解堵装置，其特征在于：通过测井电缆5把装有T3、T4、D1～D4、R1、R2、C1、K3组成冲激电流发生器，R1、R2组成测量电路，D5、C2、J、T5组成的触发电路的电路筒1和放电电极4下放地下。
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