高壓脈沖電源。儲能裝置包括N個超級電容，儲能裝置由N個超級電容串聯(lián)組成。高壓固體開關(guān)包括N組電力電子開關(guān)組。放電電極由上電極和下電極組成，下電極置入油水混合物中。
[0066]本發(fā)明的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置是一種基于高壓固體開關(guān)的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置，采用高壓固體開關(guān)替代氣體開關(guān)作為裝置的放電開關(guān)，高壓固體開關(guān)具有使用壽命(電氣壽命)長、導通快、可控性高等優(yōu)點。如圖4所示，高壓固體開關(guān)可以由N組電力電子開關(guān)組按順序并聯(lián)組成，其電力電子開關(guān)組可以由M個IGBT電力開關(guān)按順序串聯(lián)組成。IGBT絕緣柵雙極晶體管由于其控制驅(qū)動電路簡單、驅(qū)動電壓低、工作頻率較高、容量較大的特點，適用于如本發(fā)明這樣的大功率開關(guān)電源裝置中。這樣，實現(xiàn)了低壓控制高壓超級電容放電。
[0067]脈沖變壓器裝置對雙極性低壓脈沖電源進行幅值處理的原理如圖5至圖8所示，當如圖5所示的波形經(jīng)過脈沖變壓器裝置的升壓和整流濾波處理后，坐標軸下的波形就翻轉(zhuǎn)變成了正的波形，如圖6所示，其幅值沒有變化；如果通過改變大功率脈沖逆變裝置的正負波形的占空比，得到雙極性低壓脈沖的波形如圖7所示；經(jīng)過脈沖變壓器裝置的升壓和整流濾波處理后，輸出幅值為30KV的高壓脈沖電源，其波形如圖8所示。
[0068]在高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置中，通過調(diào)節(jié)雙極性低壓脈沖的占空比，得到一個寬度和頻率都可調(diào)的高壓脈沖電源。由占空比公式D = Ton/(Tqn+!^)，其中D表示占空比，1^表示導通時間，Ti3ff表示關(guān)斷時間，可知電壓平均值U =DX V，其中U表示電壓平均值，V表示電壓最高值，因此通過改變占空比，達到了調(diào)節(jié)輸出高精度電壓的目的。這樣，實現(xiàn)了低壓控制超級電容充電。
[0069]儲能裝置可以由N個超級電容串聯(lián)組成。高壓脈沖電源對超級電容進行充電。高壓固體開關(guān)作為放電開關(guān)，控制高壓固體開關(guān)導通，放電電極放電產(chǎn)生液電效應，繼而疏通油路。
[0070]如圖9所示，儲能裝置(超級電容)充電步驟:
[0071]第一步，根據(jù)油井或注聚井現(xiàn)場放電能量的要求，可靈活在井上設置儲能裝置(超級電容)電壓作為充電判據(jù)，也是放電能量多少的判據(jù)。這樣，在對儲能裝置進行充電之前，設置儲能裝置放電能量的大小避免放電能量過大對油井或注聚井造成嚴重傷害，由于儲能裝置(超級電容)的端電壓的數(shù)值代表了放電能量的大小，對于所設計的系統(tǒng)來說，放電能量和置儲能裝置(超級電容)電壓是等價的，這里假定需先設置儲能裝置(超級電容)的端電壓，例如30KV。
[0072]第二步，充電控制。根據(jù)儲能裝置的狀態(tài)，通過控制裝置控制雙極性低壓脈沖的占空比，輸出幅值(平均值)合適的脈沖直流電源電壓(等效的合適脈沖充電電流)對儲能裝置進行充電。這樣，隨著充電過程的進行，儲能裝置兩端電壓逐漸升高。
[0073]第三步.測量儲能裝置端電壓。
[0074]第四步，判斷儲能裝置端電壓是否滿足設定值要求。
[0075]如果不滿足儲能裝置端電壓設定值要求，轉(zhuǎn)入第二步，直到儲能裝置幅值(平均值)達到預先設置的30KV時，完成對儲能裝置的充電。
[0076]如果滿足儲能裝置端電壓要求，停止充電，并發(fā)出允許放電的指令。
[0077]由此可見，本發(fā)明的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置:(I)采用高壓固體開關(guān)替代氣體開關(guān)作為裝置的放電開關(guān)，保證理論上的使用壽命(電氣壽命)可以無限次；(2)采用高壓脈沖電源對儲能裝置進行低壓充電，一方面使充電電源電壓遠遠小于儲能裝置兩端電壓，處于低電壓狀態(tài)，降低電源成本；另一方面，高壓脈沖電源可控性強，使系統(tǒng)更容易控制充電過程；(3)通過有效的控制方法，保證根據(jù)現(xiàn)場實際需要提供合適的放電能量，能夠?qū)崿F(xiàn)對注聚井不造成損壞。所以，基于高壓固體開關(guān)的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置是最優(yōu)方案。
[0078]對儲能裝置進行充電時，初始階段，控制裝置控制雙極性低壓脈沖的占空比，輸出幅值(平均值)較小的脈沖直流電源對儲能裝置進行充電。隨著儲能裝置兩端電壓升高，控制裝置控制雙極性低壓脈沖的占空比，使得輸出的直流脈沖電源幅值(平均值)逐漸增大，直到幅值(平均值)達到30KV時，完成對儲能裝置的充電。
[0079]以上所述僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非是對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 步驟一，設置井上裝置和井下裝置兩個部分，通過變壓器和整流濾波模塊獲得低壓直流電源； 步驟二，對低壓直流電源進行逆變處理，得到一個雙極性低壓脈沖電源； 步驟三，對雙極性低壓脈沖電源進行升壓和整流處理，得到高壓脈沖電源； 步驟四，采用高壓脈沖電源對儲能裝置進行充電； 步驟五，采用高壓固體開關(guān)作為放電開關(guān)，控制高壓固體開關(guān)導通，放電電極放電產(chǎn)生液電效應而疏通油路。2.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法，其特征在于:在所述步驟一中，井上的電網(wǎng)輸出380V三相交流電，然后經(jīng)升壓變壓器升壓至2000V，再經(jīng)電纜輸送到井下，井下設置的降壓變壓器將2000V交流電降壓至380V，380V三相交流電經(jīng)整流濾波處理后輸出一個低壓直流電源。3.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法，其特征在于:在所述步驟二中，井下設置大功率逆變裝置和控制裝置，所述大功率逆變裝置對低壓直流電進行逆變處理，所述控制裝置通過占空比調(diào)制來控制所述大功率逆變裝置輸出脈沖寬度可調(diào)的雙極性低壓脈沖電源。4.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法，其特征在于:在所述步驟三中，井下設置脈沖變壓器裝置，該脈沖變壓器裝置對雙極性低壓脈沖電源進行升壓和整流處理后輸出高壓脈沖電源。5.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法，其特征在于:在所述步驟四中，井下設置儲能裝置、信號檢測裝置和放電電極，高壓脈沖電源對儲能裝置進行充電。6.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法，其特征在于:在所述步驟四中，儲能裝置進行充電的步驟具體包括: 第一步，根據(jù)油井或注聚井現(xiàn)場放電能量的要求，可靈活在井上設置儲能裝置電壓作為充電判據(jù)，也是放電能量多少的判據(jù)； 第二步，充電控制； 第三步.測量儲能裝置端電壓； 第四步，判斷儲能裝置端電壓是否滿足設定值要求。7.如權(quán)利要求6所述的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法，其特征在于:所述第四步的判斷儲能裝置端電壓是否滿足設定值要求:如果不滿足儲能裝置端電壓設定值要求，轉(zhuǎn)入第二步進行充電控制，直到儲能裝置幅值達到預先設置，完成對儲能裝置的充電；如果滿足儲能裝置端電壓要求，停止充電，并發(fā)出允許放電的指令。8.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法，其特征在于:在所述步驟五中，當信號檢測裝置檢測到儲能裝置兩端電壓達到放電閾值時，控制裝置控制大功率逆變裝置停止輸出，同時控制高壓固體開關(guān)導通，在放電電極處放電，由液電效應產(chǎn)生電火花爆，產(chǎn)生強烈沖擊波沖擊周圍地層，疏通滲油通路。9.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法，其特征在于:在所述步驟五中，當信號檢測裝置檢測到儲能裝置兩端電壓降低到充電閾值時，控制裝置控制大功率逆變裝置開始輸出，同時控制高壓固體開關(guān)斷開，重新開始對儲能裝置充電。10.一種高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵裝置，其特征在于:該裝置包括井上裝置和井下裝置兩部分，所述井上裝置與井下裝置通過電纜連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置，包括井上裝置和井下裝置兩部分，井上裝置包括電網(wǎng)和升壓變壓器，井下裝置包括降壓變壓器、整流濾波裝置、大功率逆變裝置、脈沖變壓器裝置、儲能裝置、高壓固體開關(guān)、信號檢測裝置、控制裝置和放電電極。本發(fā)明對低壓直流電源進行逆變處理得到一個雙極性低壓脈沖電源，雙極性低壓脈沖電源進行升壓和整流處理得到高壓脈沖電源對儲能裝置進行充電，采用高壓固體開關(guān)作為放電開關(guān)來控制高壓固體開關(guān)導通，實現(xiàn)放電電極放電產(chǎn)生液電效應來疏通油路。采用本發(fā)明的高聚能重復強脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置，可以提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，簡化施工程序，提高施工效率，降低施工成本。
【IPC分類】H02J7/34, E21B43/25
【公開號】CN105201475
【申請?zhí)枴緾N201510603511
【發(fā)明人】梁志珊, 趙耀峰, 夏鵬程, 侯翟
【申請人】中國石油大學(北京)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月21日