一種井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護套裝置的制造方法
【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。膠膜護套表面光滑，能耐受激波的高強度重復(fù)瞬時機械沖擊。膠膜護套能保持激波發(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套外，對激波的波形不產(chǎn)生大幅度畸變，提高激波的機械作用。本發(fā)明的膠膜護套結(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度的激波。這稱為液電效應(yīng)的機械效應(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。
[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，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套裝置，膠膜護套裝置用于套設(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;所述膠膜護套裝置包括:膠膜護套、密封鋼圈和緊固裝置;膠膜護套與所述激波發(fā)射器形成同軸結(jié)構(gòu)，所述膠膜護套通過所述緊固裝置與所述密封鋼圈連接;所述膠膜護套在瞬態(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套內(nèi)形成強力激波向外傳播。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套外，使得激波的波形不產(chǎn)生大幅度畸變。
[0006]更進一步地，所述膠膜護套的材料為耐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)射器的電能向機械能轉(zhuǎn)換效率高。
[0007 ]更進一步地，所述膠膜護套的材料為氟橡膠或聚乙稀材料。
[0008]更進一步地，所述膠膜護套的厚度為Imm?10mm。
[0009]更進一步地，所述膠膜護套為整體擠壓成型。
[0010]更進一步地，所述膠膜護套為兩端開口的柱形結(jié)構(gòu)，且在所述膠膜護套的兩端均設(shè)置有凸起結(jié)構(gòu)。膠膜護套表面光滑無明顯的連接痕跡，膠膜的各處強度相同，且能耐受液電脈沖激波的重復(fù)、高強度瞬時機械沖擊。
[0011]本發(fā)明為提供的井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護套，具有如下技術(shù)優(yōu)點:
[0012](I)膠膜護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，提高電能向機械能的轉(zhuǎn)換效率，需根據(jù)選用的膠膜護套的密度等性質(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，提高激波強度；
[0014](3)膠膜護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)明實施例提供的膠膜護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)明實施例提供的膠膜護套剖面示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實施例提供的井下耐高溫高效率傳遞激波的膠膜護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。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實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套裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，檢修維護工作少，且應(yīng)用范圍廣泛等特點，可用于井下高溫、高靜態(tài)壓強以及粘稠度大的復(fù)雜液體環(huán)境，確保產(chǎn)生高強度的液電脈沖激波，并高效向外傳遞激波。
[0021]本發(fā)明實施例提供的井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護套裝置包括膠膜護套107，密封鋼圈108、緊固裝置109。膠膜護套107的尺寸恰好可套住激波發(fā)射器，使激波發(fā)射器與膠膜護套107形成同軸結(jié)構(gòu)，膠膜護套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，提高激波強度。
[0022]井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護套，膠膜護套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，對膠膜護套107的總體要求為其耐高溫，機械強度高，防滲性能好，抗腐蝕、抗老化能力強，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)計為Imm?1mm綜合效果較好。膠膜護套107為整體擠壓而成，表面光滑無明顯的連接痕跡，膠膜的各處強度相同，且能耐受液電脈沖激波的重復(fù)、高強度瞬時機械沖擊。
[0023]井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護套，其通過機械配合與低壓回流柱形電極103形成同軸結(jié)構(gòu)，可提高裝置的機械強度;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，保護電極內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受油井環(huán)境的影響;膠膜護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，因此激波強度提高約0.5?1.5倍，使激波發(fā)射器的電能向機械能轉(zhuǎn)換效率高。
[0024]井下耐高溫高效傳遞激波的膠膜護套，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套內(nèi)形成強力激波向外傳播。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)實際情況可采用自來水、蒸餾水、去離子水或鹽水等;膠膜護套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，整個膠膜護套107為兩端開口的柱形型式，膠膜護套107的兩端設(shè)置凸起，通過緊固緊固件109，依靠膠膜護套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、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種井下耐高溫高效率傳遞激波的膠膜護套裝置，其特征在于，所述膠膜護套裝置用于套設(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;所述膠膜護套裝置包括:膠膜護套(107)、密封鋼圈(108)和緊固裝置(109); 所述膠膜護套(107)與所述激波發(fā)射器形成同軸結(jié)構(gòu)，所述膠膜護套(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所述的膠膜護套裝置，其特征在于，所述膠膜護套(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所述的膠膜護套裝置，其特征在于，所述膠膜護套(107)的材料為氟橡膠或聚乙烯材料。4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的膠膜護套裝置，其特征在于，所述膠膜護套(107)的厚度為Imm?I Omm ο5.如權(quán)利要求1所述的膠膜護套裝置，其特征在于，所述膠膜護套(107)為整體擠壓成型。6.如權(quán)利要求5所述的膠膜護套裝置，其特征在于，所述膠膜護套(107)為兩端開口的柱形結(jié)構(gòu)，且在所述膠膜護套(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)