[发明专利]用于油井解堵的井下放电器

说明书

本发明属于一种用于油井解堵的井下放电器。

石油油井随着井龄的增长，井下工况会逐渐变差，发生堵塞现象，影响正常出油，因此需要进行解堵，以恢复油井的产油能力。用于油井解堵的技术有多种，如爆炸解堵、水力振荡或射流解堵、电热解堵、超声波解堵、放电解堵等。放电解堵的原理是，将储存在高压电容器中的电能通过控制开关快速地向置于井下液体中的放电间隙释放，利用电水锤效应在液体中形成强大的压力波，在极短的时间内传播到目标地层储集岩中，实现解堵。截止目前放电解堵技术普遍存在的问题是在放电能量很大，压力波很强时，井下放电器的关键部件——绝缘子很容易因强烈的机械冲击而破坏，从而严重影响放电器的可靠性和寿命。

本发明的目的是提供一种新型的用于油井解堵的井下放电器，从而有效地减缓放电器绝缘子受到的机械冲击，大大提高了井下放电器的寿命。

本目的是以下列技术方案来实现：它主要由高压电容器与由控制开关及液体放电间隙构成的放电器组成，其中液体放电间隙是由缓冲液体放电间隙和主液体放电间隙构成，缓冲液体放电间隙设置在控制开关与主液体放电间隙之间，控制开关间隙、缓冲液体放电间隙、主液体放电间隙依次串联组成，缓冲液体放电间隙的长度尽量小于主液体放电间隙的长度。在缓冲液体放电间隙的电极与支承电极的绝缘子接触之间、绝缘子与地电极的接触之间均设置有允许大的轴向位移的缓冲垫。控制开关采用自击穿型气体开关。

由于本发明采用一个主液体放电间隙，以保证对于给定的放电能量产生尽可能强的压力波，采用一个缓冲液体放电间隙，它在电路上串联地置于主液体放电间隙与控制开关之间，缓冲液体放电间隙的长度显著小于主液体放电间隙的长度，由于放电过程中释放在放电通道内的能量与间隙的长度近似地成正比，并且压力波幅度随释放在放电通道中的能量增加而显著地增强，因此，有了这个缓冲液体放电间隙，既可以借助于它的放电而形成电流通路，又可隔离从主液体放电间隙区向放电器的绝缘子传递的强烈机械冲击。由控制开关、缓冲液体放电间隙、主液体放电间隙依次串联构成的井下放电器不但保证了最大限度地获得强压力波，而且克服了作为放电器关键部件的绝缘子因强烈的机械冲击而破坏的技术难点，显著地提高了井下放电器的寿命。

下面结合附图给出本发明的一个实施例：

图1为本发明整体结构剖面主视图。

参见图1所示：该放电器的整体外形基本为一圆柱形，其上端为高压贮能电容器1，它采用与放电器同轴圆柱形双端高压出线结构，其内电极2是电容器高压电极的一端，外壳为高压贮能电容器地电极3；与高压贮能电容器内电极2及地电极3串接的是自击穿型气体控制开关，其中自击穿型气体控制开关的筒状地电极4(外壳)与放电电极2、6上的两个密封绝缘子14形成一个气腔，在腔内高压贮能电容器内电极2与放电电极6形成一个气体控制开关间隙5；与自击穿型气体控制开关相串接的是液体放电间隙，液体放电间隙由两部分构成，缓冲液体放电间隙和主液体放电间隙。其中缓冲液体放电间隙直接与控制开关间隙串接，缓冲液体放电间隙的形成是，由放电电极6的绝缘子14及放电电极13的绝缘子11与缓冲液体放电间隙的鼠笼状地电极12形成一个缓冲液腔，在腔内则由和气体控制开关放电电极共用的缓冲液体放电电极6与放电电极13形成缓冲液体放电间隙7；主液体放电间隙串接于缓冲液体放电间隙上，它的形成是由放电电极13的绝缘子11与主液体放电间隙的鼠笼状地电极10形成一个主液腔(鼠笼状地电极是为了强压力波高效传出)，在腔内则由与缓冲液体放电间隙共用的主液体放电电极13与主液体放电地电极9形成主液体放电间隙8。高压贮能电容器与放电器通过过渡段15(作为地电极)连接。电容器高压电极的另一端与高压充电电源连接。井下放电器为圆柱形，自径略小于油井井管内径。若高压贮能电容器(后简称电容器)上的电压低于额定值，气体控制开关保持绝缘状态，当电容器充电到额定值时，放电间隙5自击穿，于是脉冲高电压加到电极6上，导致液体放电间隙7和8依次迅速击穿。快速放电回路经由电容器高压内电极2、控制开关气体放电间隙5、缓冲液体放电间隙7、主液体放电间隙8、地电极9、10、12、4、15、3而形成。由于缓冲液体放电间隙7的长度显著小于主液体放电间隙8的长度(实验表明放电间隙7的长度以不超过放电间隙8的长度的一半为宜)，因此放电时，大部分能量释放在放电间隙8中，放电间隙7中消耗的能量不多。放电间隙7的引入既起到了电连接作用又隔离了强烈的机械冲击，有效解决了井下放电器结构部件易损的难题。与此同时，为了防止放电间隙8放电时强烈的机械冲击使绝缘子11受到破坏，在放电电极13与绝缘子11，绝缘子11与鼠笼状地电极12之间均装有允许大的轴向位移的缓冲垫，它们与缓冲液体放电间隙7的作用相配合，抗机械冲击效果十分显著，大大提高了井下放电器的寿命。