放電電壓可調式電脈衝解堵裝置的製作方法
2023-05-27 18:17:56
專利名稱：放電電壓可調式電脈衝解堵裝置的製作方法
技術領域：
涉及領域本實用新型屬於石油井下解堵設備，具體地說，是一种放電電壓可調式電脈衝解堵裝置。
油井解堵施工中，地面電源經由電纜向井下送電，井下設備對由電纜傳送至的電源升壓，整流後成為高壓直流電源對儲能電容充電，當儲能電容充電至額定值時，由控制電路發出觸發信號，使觸發開關管導通，儲能電容上所儲電能經由觸發開關管和處於水中的放電電極形成放電迴路，強大的瞬間電流在電極間隙處產生液電效應，即爆炸，對井壁附近地層產生衝擊力。地層在反覆多次的爆炸衝擊作用下，實現了油層或水層的解堵。系統每分鐘放電次數一般在1～10次。
現有電脈衝解堵設備存在下述問題。①一般採用變頻電源，成本高且施工不便；②只能使用定時的方式控制放電速率，不便於控制放電電壓進而達到控制放電能量的目的；③不具備放電電壓檢測功能，因而不能直觀掌握放電能量以便根據施工要求進行調節；④觸發電路複雜或與主充放電迴路相關，因而故障率高。
本實用新型是這樣實現的包括電路筒1、電容筒2、觸發開關管3、放電電極4、測井電纜5、放電設備控制器6、充電電壓輸出口7、測量輸入口8、觸發輸出口9，電路筒1、電容筒2、觸發開關管3、放電電極4依次相接，放電設備控制器6上分別設有充電電壓輸出口7、測量輸入口8、觸發輸出口9，放電設備控制器6上的充電電壓輸出口7、測量輸入口8、觸發輸出口9通過測井電纜5與電路筒1連接。
本實用新型還採用如下技術方案由隔離變壓器T1、調壓器T2和電壓表M1組成系統供電電路，通過電纜5向井下由升壓變壓器T3、T4、矽堆D1～D4、限流電阻R1、儲能電容C1、定壓開關管K3、放電電極P組成的衝擊電流發生器以及由整流橋D5、電容C2、繼電器J、觸發變壓器T5組成的觸發電路供電。
與儲能電容並聯的分壓器R1、R2，通過電纜5聯接與地面毫安表M2組成的充電電壓檢測電路，並由測量電流間接測量儲能電容的充電電壓及放電電壓。
當定時器一對常開點或觸發按紐開關K2接通時，觸發電路的繼電器J的一對常開點接通，C2上儲能通過升壓變壓器T5次級放電，並在次級產生高壓脈衝使觸發開關管K2導通，儲能電容C1上所儲高壓電能通過觸發開關管K3、放電電極P放電。
升壓變壓器T3、T4採用初級並聯、次級串聯方式。
以普通橋式整流電路直接運用於井下觸發電路；利用繼電器的常開常閉觸點，充電、放電。
所述的測量電路，R1＞＞R2＞＞電纜電阻+毫安表內阻。
通過測井電纜5把裝有T3、T4、D1～D4、R1、R2、C1、K3組成衝激電流發生器，R1、R2組成測量電路，D5、C2、J、T5組成的觸發電路的電路筒1和放電電極4下放地下。
本實用新型的優點在於1.井下電路的升壓變壓器採用二個50Hz工頻變壓器初級並聯、次級串聯的方式工作。以變壓器並聯的方式滿足系統功率要求，以變壓器次級串聯的方式滿足整流電路高輸入電壓的要求，因而不需使用變頻電源，降低了系統成本，減輕了現場施工強度。
2.供電電源採用調壓器輸出。採用調壓器輸出供電，供電電壓可調。可調的供電電壓與用定時器組成的定時觸發電路相結合，實現了以可調供電電壓控制系統最高充放電電壓，以定時器定時值控制放電速率，使系統放電能量與放電速率均可調節，滿足了施工不同技術範圍的要求。
3.在儲能電容器兩端並聯一個分壓器電路。分壓器由二個電阻組成，分壓器中端引出測量端經電纜至地面提供測量儲能電容充電電壓的電流信號。分壓器高端電阻＞＞低端電阻，分壓器低端電阻＞＞電纜外皮電阻和電錶內阻。在進行測量時，測量電流經高端電阻和電纜電阻、電流表內阻構成測量迴路。不進行測量時，即電纜處於斷開時，分壓器提供儲能電容洩放通道，保證系統在不工作時無高壓，處於安全狀態。
4.與主充放電迴路並列，設置觸發電路的充放電迴路為觸發電容充電，使觸發迴路獨立於主充放電迴路，提高系統的工作可靠性。
該實用新型直接使用50Hz工頻電源，無需使用變頻器變頻，降低了系統成本，減輕了現場施工強度；加裝調壓器電路使放電速率和放電電壓易於控制；設立放電電壓測量電路，便於監測系統工作，放電能量可定量計算；新型觸發電路的引用，增強了系統工作可靠性。
具體實施如
圖1所示，主要由電路筒1、電容筒2、觸發開關管3、放電電極4、測井電纜5、放電設備控制器6、充電電壓輸出口7、測量輸入口8、觸發輸出口9，電路筒1、電容筒2、觸發開關管3、放電電極4依次相接，放電設備控制器6上分別設有充電電壓輸出口7、測量輸入口8、觸發輸出口9，放電設備控制器6上的充電電壓輸出口7、測量輸入口8、觸發輸出口9通過測井電纜5與電路筒1連接。
附圖2中T1為隔離變壓器，T2為調壓器，二者將輸入的220V工頻電源經隔離後根據所需電壓調壓後經電纜送往井下。井下由變壓器T3、T4、矽堆D1～D4、限流電阻R1、電容C1、開關管K3、放電電極4組成的衝激電流發生器將地面送至的交流電源整流為直流高壓為儲能電容C1充電，同時地面送至的交流電源為整流橋D5、電容C2組成的整流電路C2充電。當地面觸發開關K2或定時器常開觸點導通時，繼電器J導通，C2上所儲電能經觸發變壓器T5放電，T5次級產生高壓觸發脈衝使觸發開關管K3導通，儲能電容器C1經電極4大電流放電，在電極4間隙處產生液電效應，即爆炸，實現施工的要求。由電阻R1、R2和毫安表M2組成測量電路，監測儲能電容器C1上的充電電壓。計數器累計放電次數。電壓表M1監測送往井下的電源電壓值。
施工中，使用測井電纜5將裝有T3、T4、D1～D4、R1、R2、C1、K3組成的衝激電流發生器，R1、R2組成的測量電路，D5、C2、J、T5組成的觸發電路的電路筒和放電電極P下放至預定施工深度。地面T1、T2、M1組成的電源電路為井下衝擊電流發生器、觸發電路供電，C1、C2同時開始充電。當C1充電至預定值，地面設備中按鈕開關K2或定時器常開觸點接通，使井下觸發電路J吸合，C2經T5放電，次級產生的高壓使K3導通，C1所儲電能經放電電極P大電流放電，在處於水中的放電電極P間隙處產生液電效應，即爆炸。放電後觸發開關K斷開，系統再次開始給儲能電容C1和觸發電容C2充電，等待下次觸發放電產生液電效應。如此循環，直至完成油井或水井解堵施工任務。計數器用於累計放電次數。R2、R3和M2組成儲能電容C1的充電電壓監測電路，使用電流法間接測量。系統每次放電能量由C1的電容量和其充電值決定(W＝1/2 C1U2)，500J～1500J可調。放電能量的調節可通過調節T2改變送往井下的電源電壓實現。放電速率可通過定時器設定值改變，一般為60-6s，即每分鐘放電1次到10次。系統設置的手動觸發開關K2，在斷開K1不使用定時器時，可進行手動觸發放電操作，增加了系統操作的靈活性。
權利要求1.放電電壓可調式電脈衝解堵裝置，包括電路筒(1)、電容筒(2)、觸發開關管(3)、放電電極(4)、測井電纜(5)、放電設備控制器(6)、充電電壓輸出口(7)、測量輸入口(8)、觸發輸出口(9)，其特徵在於電路筒(1)、電容筒(2)、觸發開關管(3)、放電電極(4)依次相接，放電設備控制器(6)上分別設有充電電壓輸出口(7)、測量輸入口(8)、觸發輸出口(9)，放電設備控制器(6)上的充電電壓輸出口(7)、測量輸入口(8)、觸發輸出口(9)通過測井電纜(5)與電路筒(1)連接。
2.根據權利要求1所述的放電電壓可調式電脈衝解堵裝置，其特徵在於由隔離變壓器T1、調壓器T2和電壓表M1組成系統供電電路，通過電纜5向井下由升壓變壓器T3、T4、矽堆D1～D4、限流電阻R1、儲能電容C1、定壓開關管K3、放電電極(4)組成的衝擊電流發生器以及由整流橋D5、電容C2、繼電器J、觸發變壓器T5組成的觸發電路供電。
3.根據權利要求1所述的放電電壓可調式電脈衝解堵裝置，其特徵在於與儲能電容並聯的分壓器R1、R2，通過電纜5聯接與地面毫安表M2組成的充電電壓檢測電路，並由測量電流間接測量儲能電容的充電電壓及放電電壓。
4.根據權利要求1所述的放電電壓可調式電脈衝解堵裝置，其特徵在於當定時器一對常開點或觸發按紐開關K2接通時，觸發電路的繼電器J的一對常開點接通，C2上儲能通過升壓變壓器T5次級放電，並在次級產生高壓脈衝使觸發開關管K2導通，儲能電容C1上所儲高壓電能通過觸發開關管K3、放電電極(4)放電。
5.根據權利要求1所述的放電電壓可調式電脈衝解堵裝置，其特徵在於升壓變壓器T3、T4採用初級並聯、次級串聯方式。
6.根據權利要求1所述的放電電壓可調式電脈衝解堵裝置，其特徵在於以普通橋式整流電路直接運用於井下觸發電路；利用繼電器的常開常閉觸點，充電、放電。
7.根據權利要求1所述的放電電壓可調式電脈衝解堵裝置，其特徵在於所述的測量電路，R1＞＞R2＞＞電纜電阻+毫安表內阻。
8.根據權利要求1所述的放電電壓可調式電脈衝解堵裝置，其特徵在於通過測井電纜5把裝有T3、T4、D1～D4、R1、R2、C1、K3組成衝激電流發生器，R1、R2組成測量電路，D5、C2、J、T5組成的觸發電路的電路筒1和放電電極4下放地下。
專利摘要一種屬於石油井下解堵的放電電壓可調式電脈衝解堵裝置，包括電路筒1、放電電極4、測井電纜5、放電設備控制器6等，電路筒1、電容筒2、觸發開關管3、放電電極4依次相接，放電設備控制器6上的充電電壓輸出口7、測量輸入口8、觸發輸出口9通過測井電纜5與電路筒1連接，直接使用50Hz工頻電源，無需使用變頻器變頻，降低了系統成本，減輕了現場施工強度；加裝調壓器電路使放電速率和放電電壓易於控制；設立放電電壓測量電路，便於監測系統工作，放電能量可定量計算；新型觸發電路的引用，增強了系統工作可靠性。
文檔編號E21B43/00GK2563836SQ02235338
公開日2003年7月30日 申請日期2002年5月31日 優先權日2002年5月31日
發明者吳國明, 盧明, 路立君, 李平, 呂文海, 來恩良, 屈丹安 申請人:中國石油天然氣股份有限公司