本發(fā)明提供一種深井電脈沖壓裂裝置，所述裝置包括地面控制系統(tǒng)、深井傳輸電纜、高壓充電單元、儲能裝置、放電開關、換能器等幾個部分；地面控制系統(tǒng)位于地上，再經(jīng)過自身系統(tǒng)升壓達到深井電纜的最高電壓后通過深井電纜與高壓充電單元的高頻高壓變壓器相連，高壓充電單元承擔為儲能裝置充電的任務，對儲能裝置充電之后，儲能裝置的能量經(jīng)過高壓放電開關，放電換能器傳送給水介質(zhì)，在水介質(zhì)中放電電弧能量產(chǎn)生高溫氣體和高溫等離子體，迅速膨脹，產(chǎn)生強大的沖擊波能量擴散到周圍巖體。該發(fā)明具有低能耗，低傷害的特點，具有很好的前景。

技術領域

本發(fā)明屬于油氣增產(chǎn)領域，具體涉及一種深井電脈沖壓裂裝置。

背景技術

在傳統(tǒng)的油氣藏增產(chǎn)技術領域中，水力壓裂技術作為一種重要的油氣增產(chǎn)措施在國內(nèi)外被廣泛的應用，但是其需要消耗大量的水資源；油氣層壓裂的原理是利用液體傳遞壓力作用，用壓裂車組將具有一定粘度的化學液體(壓裂液)以高大排量沿井筒注入油氣層，造成地層的巖石破裂，進而形成一定規(guī)模的地層裂縫，從而提高油氣井的產(chǎn)量。該類方法具有一定的局限性，例如需要消耗大量的水資源、注入的化學液體(壓裂液)容易造成儲層傷害，不利于油氣增產(chǎn)，能量消耗也巨大。因鉆井鉆孔的尺寸、井下高壓高溫環(huán)境和井用電纜規(guī)格等因素的限制，井下電脈沖壓裂裝置的設計受到很多條件的約束。高壓電脈沖壓裂技術以“液電”效應理論為基礎，在有限空間內(nèi)的流體介質(zhì)中產(chǎn)生放電，電弧高溫引起通道內(nèi)壓力升高，形成沖擊波，產(chǎn)生的壓力幅值可達幾十甚至是幾百兆帕。

電脈沖壓裂技術是一種低能耗、低傷害、新型的油氣藏增產(chǎn)技術手段，具有良好的應用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種深井電脈沖壓裂裝置，所述裝置包括包括地面控制系統(tǒng)、深井傳輸電纜、高壓充電單元、儲能裝置、放電開關、換能器等幾個部分；地面控制系統(tǒng)位于地上，再經(jīng)過自身系統(tǒng)升壓達到深井電纜的最高電壓后通過深井電纜與高壓充電單元的高頻高壓變壓器相連，高壓充電單元承擔為儲能裝置充電的任務，對儲能裝置充電之后，儲能裝置的能量經(jīng)過高壓放電開關，放電換能器傳送給水介質(zhì)，在水介質(zhì)中放電電弧能量產(chǎn)生高溫氣體和高溫等離子體，迅速膨脹，產(chǎn)生強大的沖擊波能量擴散到周圍巖體。

所述地面控制系統(tǒng)采用PWM調(diào)制方式的逆變電源方案，調(diào)節(jié)占空比，可以調(diào)節(jié)高壓充電電源充電時間，井用饋電電纜耐壓小于600V，所以地面控制系統(tǒng)的第一級輸出電壓為600V，1KHz的方波電壓輸出。

所述深井饋電電纜采用的是W7BP型號的測井電纜，電纜的電阻為32歐姆/千米，采用三芯并聯(lián)。

所述高壓充電單元包含是由六個升壓變壓器經(jīng)整流后級聯(lián)組成，高壓變壓器的工作溫度最高100℃左右，高壓變壓器的工作頻率為1kHz。采用的是ED25×25×50的0.1mm厚的硅鋼片鐵芯，初級繞制250匝，次級繞制2500匝。整流橋采用10kV0.3A硅堆組合而成，環(huán)氧澆注。變壓器由6組變壓器小變壓器組成，原邊并聯(lián)，副邊經(jīng)整流后串聯(lián)變壓器。變壓器按＞1kW的功率容量設計。

所述儲能裝置儲能裝置采用的是同軸結(jié)構的金屬化薄膜電容器。一個電容器的容值為4μF，采用4個電容器并聯(lián)。金屬化薄膜電容器自愈能力很高，非常適合脈沖放電應用。單個電容器耐壓25kV，直徑85mm，單個長度1.1m。

所述放電開關采用自觸發(fā)設計，觸發(fā)電壓通過調(diào)節(jié)放電電極的極間距離進行調(diào)節(jié)，觸發(fā)電壓設置為20-22kV。高壓開關采用圓盤式空氣隙開關，放電閾值電壓通過間隙距離調(diào)節(jié)。

圓盤式空氣隙放電開關內(nèi)部由兩個圓形平面的銅柱電極構成，電極的直徑Φ20mm，間距為5-8mm。

所述換能器采用同軸對極放電電極。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

該發(fā)明具有低能耗，低傷害，新型的技術手段，具有很好的前景。

附圖說明