一種井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護(hù)套裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種井下耐高溫高效率傳遞激波的膠膜護(hù)套裝置,其置于柱型液電脈沖激波發(fā)射器的側(cè)面,主要由膠膜護(hù)套、密封鋼圈與緊固裝置組成。膠膜采用耐高溫(300℃)、耐熱性、抗氧化性、耐油性、耐腐蝕性、伸長率在200%以上的材料。膠膜護(hù)套表面光滑,能耐受激波的高強(qiáng)度重復(fù)瞬時機(jī)械沖擊。膠膜護(hù)套能保持激波發(fā)射器內(nèi)部的清潔,使放電液體的參數(shù)與放電回路及液電間隙匹配程度最優(yōu),提高激波發(fā)射器由電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率。膠膜能夠高效將激波能量傳遞到膠膜護(hù)套外,對激波的波形不產(chǎn)生大幅度畸變,提高激波的機(jī)械作用。本發(fā)明的膠膜護(hù)套結(jié)構(gòu)簡單,可高效傳遞液電脈沖激波,通用性好,可靠性高,檢修維護(hù)工作少,且應(yīng)用范圍廣泛。
【專利說明】
一種井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護(hù)套裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于高電壓技術(shù)和脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域,更具體地,涉及一種井下耐高溫高效率傳遞激波的膠膜護(hù)套裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)液體中發(fā)生高電壓脈沖大電流放電時,等離子體通道及空腔快速膨脹,在弱壓縮性的液體中向外輻射出高強(qiáng)度的激波。這稱為液電效應(yīng)的機(jī)械效應(yīng),目前液電脈沖激波已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于體外碎石、液電成形、油田解堵增產(chǎn)等領(lǐng)域。其中采用重復(fù)頻率液電脈沖激波轟擊射孔堵塞物及作用周圍巖層,能夠有效解除油氣井的堵塞,增加巖層裂縫,提高油氣產(chǎn)量。該方法屬于純粹的物理解堵增產(chǎn)方法,具有低成本,環(huán)境友好,效果優(yōu)異等特點(diǎn)。
[0003]但是由于井下液體含砂礫、油水等混合物,液電放電容易受到液體環(huán)境的影響,且電極受到酸堿度的影響其燒蝕速度難以控制,影響電極的使用壽命;電極容易被液中粘稠性的雜質(zhì)粘連,影響電極表面的擊穿場強(qiáng),液體擊穿分散性增加,因此難以保證較高的放電可靠性和穩(wěn)定性。由于油井下的高溫、高靜壓強(qiáng)以及復(fù)雜的液體環(huán)境,直接將電極系統(tǒng)裸置于井內(nèi),易導(dǎo)致液電脈沖放電的轉(zhuǎn)換效率低,儀器工作可靠性、穩(wěn)定性下降。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,本發(fā)明的目的在于提供一種井下耐高溫高效率傳遞激波的膠膜護(hù)套裝置,旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中由于油井下的高溫、高靜壓強(qiáng)以及復(fù)雜的液體環(huán)境,直接將電極系統(tǒng)裸置于井內(nèi),易導(dǎo)致液電脈沖放電的轉(zhuǎn)換效率低,儀器工作可靠性、穩(wěn)定性下降的問題。
[0005]本發(fā)明提供了一種井下耐高溫高效率傳遞激波的膠膜護(hù)套裝置,膠膜護(hù)套裝置用于套設(shè)在激波發(fā)射器上,使得所述激波發(fā)射器與外部油井液體隔離,使液電脈沖電弧放電產(chǎn)生激波的階段,提高放電的可靠性與穩(wěn)定性;所述膠膜護(hù)套裝置包括:膠膜護(hù)套、密封鋼圈和緊固裝置;膠膜護(hù)套與所述激波發(fā)射器形成同軸結(jié)構(gòu),所述膠膜護(hù)套通過所述緊固裝置與所述密封鋼圈連接;所述膠膜護(hù)套在瞬態(tài)激波作用下彈性伸長,將激波能量傳遞到膠膜護(hù)套外,使得激波的波形不產(chǎn)生大幅度畸變。由于高壓電極、低壓電極之間形成高電壓大電流液電脈沖電弧,電弧及空腔膨脹在膠膜護(hù)套內(nèi)形成強(qiáng)力激波向外傳播。膠膜在瞬態(tài)激波作用下彈性伸長,能夠高效將激波能量傳遞到膠膜護(hù)套外,使得激波的波形不產(chǎn)生大幅度畸變。
[0006]更進(jìn)一步地,所述膠膜護(hù)套的材料為耐300°C以上高溫且伸長率在200%以上的材料。膠膜護(hù)套能保持液電脈沖激波發(fā)射器內(nèi)部的清潔,同時可選擇合適電導(dǎo)率的液體,使得激波發(fā)射器的電能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率高。
[0007 ]更進(jìn)一步地,所述膠膜護(hù)套的材料為氟橡膠或聚乙稀材料。
[0008]更進(jìn)一步地,所述膠膜護(hù)套的厚度為Imm?10mm。
[0009]更進(jìn)一步地,所述膠膜護(hù)套為整體擠壓成型。
[0010]更進(jìn)一步地,所述膠膜護(hù)套為兩端開口的柱形結(jié)構(gòu),且在所述膠膜護(hù)套的兩端均設(shè)置有凸起結(jié)構(gòu)。膠膜護(hù)套表面光滑無明顯的連接痕跡,膠膜的各處強(qiáng)度相同,且能耐受液電脈沖激波的重復(fù)、高強(qiáng)度瞬時機(jī)械沖擊。
[0011]本發(fā)明為提供的井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護(hù)套,具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn):
[0012](I)膠膜護(hù)套能保持液電脈沖發(fā)射器內(nèi)部的清潔,避免砂礫或膠狀物質(zhì)堵塞液電間隙,提高了儀器的工作可靠性;
[0013](2)根據(jù)油井的特殊環(huán)境的不同,膠膜護(hù)套需要采用不同的材料,其性質(zhì)有所不同。為了保證液電間隙擊穿可靠性,提高電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率,需根據(jù)選用的膠膜護(hù)套的密度等性質(zhì)和參數(shù)使放電液體的密度、電導(dǎo)率等參數(shù)與之匹配,例如油井液體含鹽分高,則其密度大于lkg/cm3,此時膠膜護(hù)套與放電液體的密度也要大于lkg/cm3,且與油井液體的密度保證一致。與放電液體與膠膜護(hù)套均采用lkg/cm3的情況相比,這可使由激波傳遞到交界面時的折反射引起的損耗降低約10?30%,從而使激波幾乎無損的經(jīng)過膠膜,提高激波強(qiáng)度;
[0014](3)膠膜護(hù)套具有較好的彈性及伸長特性,降低激波經(jīng)過膠膜時的損耗以及反射,高效率傳遞液電脈沖激波,提高液電脈沖激波解堵增產(chǎn)的效果。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的膠膜護(hù)套與液電脈沖激波發(fā)射器的組裝示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的膠膜護(hù)套剖面示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的井下耐高溫高效率傳遞激波的膠膜護(hù)套裝置的激波傳遞效果與現(xiàn)有技術(shù)中典型的激波傳遞效果對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實(shí)施例,對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
[0019]在本發(fā)明中,由于液電脈沖激波產(chǎn)生過程中液體的導(dǎo)電性能對電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率有明顯影響,因此采用密封、合適參數(shù)的液體能夠產(chǎn)生更高強(qiáng)度的激波,同時提高液電脈沖激波型儀器的工作可靠性。
[0020]本發(fā)明提供的井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護(hù)套裝置具有結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高,檢修維護(hù)工作少,且應(yīng)用范圍廣泛等特點(diǎn),可用于井下高溫、高靜態(tài)壓強(qiáng)以及粘稠度大的復(fù)雜液體環(huán)境,確保產(chǎn)生高強(qiáng)度的液電脈沖激波,并高效向外傳遞激波。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例提供的井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護(hù)套裝置包括膠膜護(hù)套107,密封鋼圈108、緊固裝置109。膠膜護(hù)套107的尺寸恰好可套住激波發(fā)射器,使激波發(fā)射器與膠膜護(hù)套107形成同軸結(jié)構(gòu),膠膜護(hù)套107與密封鋼圈108通過緊固裝置109連接,使激波發(fā)射器可靠地密封到膠膜護(hù)套107內(nèi)部,從而將激波發(fā)射器與外部油井液體隔離,使液電脈沖電弧放電產(chǎn)生激波的階段,提高放電的可靠性與穩(wěn)定性。膠膜護(hù)套107使電極系統(tǒng)(高壓電極101、低壓電極102、低壓回流同軸結(jié)構(gòu)103、絕緣支撐件106)所處的放電液體105不被油井液體污染。更高電導(dǎo)率的放電液體105有利于電弧放電的形成,使電弧可調(diào)控,這亦會增加瞬時放電電流峰值及注入到電弧通道的能量,提高注入功率峰值,提高激波強(qiáng)度。
[0022]井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護(hù)套,膠膜護(hù)套107可以采用耐高溫(300°C)、耐熱性、抗氧化性、耐油性、耐腐蝕性、伸長率在200 %以上的材料,例如,可以采用氟橡膠,聚乙烯膜等,對膠膜護(hù)套107的總體要求為其耐高溫,機(jī)械強(qiáng)度高,防滲性能好,抗腐蝕、抗老化能力強(qiáng),瞬態(tài)響應(yīng)性能優(yōu)良。應(yīng)用于油井復(fù)雜環(huán)境的膠膜的厚度設(shè)計(jì)為Imm?1mm綜合效果較好。膠膜護(hù)套107為整體擠壓而成,表面光滑無明顯的連接痕跡,膠膜的各處強(qiáng)度相同,且能耐受液電脈沖激波的重復(fù)、高強(qiáng)度瞬時機(jī)械沖擊。
[0023]井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護(hù)套,其通過機(jī)械配合與低壓回流柱形電極103形成同軸結(jié)構(gòu),可提高裝置的機(jī)械強(qiáng)度;將激波發(fā)生裝置密閉到膠膜內(nèi)部,將外部油井的液體與放電液體105可靠隔離,保護(hù)電極內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受油井環(huán)境的影響;膠膜護(hù)套能保持液電脈沖激波發(fā)射器內(nèi)部的清潔,同時根據(jù)油井的實(shí)際工況,選擇電導(dǎo)率約為10?20mS/cm的液體,預(yù)擊穿時延比自來水(電導(dǎo)率為0.14mS/cm)縮短約十倍,因此激波強(qiáng)度提高約0.5?1.5倍,使激波發(fā)射器的電能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率高。
[0024]井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護(hù)套,高壓電極101、低壓電極102之間形成高電壓大電流液電脈沖電弧104,電弧及空腔膨脹在膠膜護(hù)套內(nèi)形成強(qiáng)力激波向外傳播。膠膜在瞬態(tài)激波作用下彈性伸長,能夠高效將激波能量傳遞到膠膜護(hù)套外,使得激波的波形不產(chǎn)生大幅度畸變。
[0025]如圖1所示,本發(fā)明的一種井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護(hù)套,總體結(jié)構(gòu)包括激波發(fā)生器(高壓電極101、低壓電極102、低壓回流外殼103、放電通道104、放電液體105和絕緣支撐件106等)、膠膜護(hù)套107、密封鋼圈108與緊固件109等。其中高壓電極101、低壓電極102及金屬外筒103均采用不繡鋼材料,絕緣結(jié)構(gòu)件104采用高強(qiáng)度環(huán)氧材料,液電脈沖放電液體105采用自來水。放電的電極型式為正棒負(fù)板型式,放電液體根據(jù)實(shí)際情況可采用自來水、蒸餾水、去離子水或鹽水等;膠膜護(hù)套107采用性能優(yōu)良的聚乙烯膜或氟橡膠膜等。通過緊固緊固件109可實(shí)現(xiàn)密封鋼圈108與橡膠膜107的緊密結(jié)合,使激波發(fā)生器與外部液體可靠隔咼。
[0026]如圖2所示,整個膠膜護(hù)套107為兩端開口的柱形型式,膠膜護(hù)套107的兩端設(shè)置凸起,通過緊固緊固件109,依靠膠膜護(hù)套107本身的彈性將膠膜固定。
[0027]當(dāng)脈沖電源的儲能電容為3yF,充電電壓為30kV時,距放電源17cm處測量到的激波波形如圖3所示。激波發(fā)射器密封膠膜時,其激波的峰值與激波的上升沿均稍低于不裝膠膜時,說明膠膜吸收了一部分的能量使激波強(qiáng)度降低,其彈性作用使激波的上升沿減緩。雖然犧牲了一定的幅值,但電弧放電的穩(wěn)定性和可靠性得到了一定幅度的提升。這對于油井的高壓高腐蝕性液體的環(huán)境,效果更加明顯。
[0028]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解,以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種井下耐高溫高效率傳遞激波的膠膜護(hù)套裝置,其特征在于,所述膠膜護(hù)套裝置用于套設(shè)在激波發(fā)射器上,使得所述激波發(fā)射器與外部油井液體隔離,使液電脈沖電弧放電產(chǎn)生激波的階段,提高放電的可靠性與穩(wěn)定性;所述膠膜護(hù)套裝置包括:膠膜護(hù)套(107)、密封鋼圈(108)和緊固裝置(109); 所述膠膜護(hù)套(107)與所述激波發(fā)射器形成同軸結(jié)構(gòu),所述膠膜護(hù)套(107)通過所述緊固裝置(109)與所述密封鋼圈(108)連接;所述膠膜護(hù)套(107)在瞬態(tài)激波作用下彈性伸長,將激波能量傳遞到膠膜護(hù)套外,使激波的波形不產(chǎn)生大幅度畸變。2.如權(quán)利要求1所述的膠膜護(hù)套裝置,其特征在于,所述膠膜護(hù)套(107)的材料為耐3000C以上高溫且伸長率在200 %以上的材料。3.如權(quán)利要求2所述的膠膜護(hù)套裝置,其特征在于,所述膠膜護(hù)套(107)的材料為氟橡膠或聚乙烯材料。4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的膠膜護(hù)套裝置,其特征在于,所述膠膜護(hù)套(107)的厚度為Imm?I Omm ο5.如權(quán)利要求1所述的膠膜護(hù)套裝置,其特征在于,所述膠膜護(hù)套(107)為整體擠壓成型。6.如權(quán)利要求5所述的膠膜護(hù)套裝置,其特征在于,所述膠膜護(hù)套(107)為兩端開口的柱形結(jié)構(gòu),且在所述膠膜護(hù)套(107)的兩端均設(shè)置有凸起結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】E21B28/00GK105927176SQ201610410813
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】劉毅, 林福昌, 李志遠(yuǎn), 李顯東, 周古月
【申請人】華中科技大學(xué)