Электрогидроимпульсное скважинное устройство

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для воздействия на призабойную зону нефтегазовых скважин. Техническим результатом изобретения является повышение нефтегазоотдачи продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин в результате воздействия на них энергией ударной волны, возбуждаемой высоковольтными электрическими разрядами в жидкости призабойной зоны. Скважинный генератор состоит из зарядного и высоковольтного блоков. Зарядный блок состоит из низковольтного выпрямителя, инвертора с входным дросселем и коммутационным контуром и системы управления коммутатором. Коммутационный контур инвертора выполнен в едином конструкторско-технологическом компоненте, представляющем собой две проводящие обкладки, свернутые в спираль и разделенные диэлектриком. Высоковольтный высокочастотный трансформатор и высоковольтный выпрямитель конструктивно введены в состав высоковольтного блока. Приведено два варианта подключения проводящих обкладок к низковольтному выпрямителю и коммутатору. Изобретение позволило устранить отдельно выполненные компоненты резонансного контура: индуктивность и емкость, а также отдельно выполненную первичную обмотку высоковольтного высокочастотного трансформатора, т.к. их роль выполняют обкладки единого конструкторско-технологического компонента. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для воздействия на призабойную зону нефтегазовых скважин с целью повышения нефтегазоотдачи продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин в результате воздействия на них энергией ударной волны, возбуждаемой высоковольтными электрическими разрядами в жидкости призабойной зоны.

Известно устройство - скважинный генератор, представляющий собой стальную трубу с обтекаемой формой наконечников и состоящий из следующих основных узлов: головки кабельного ввода, трансформаторно-выпрямительного блока с импульсными высоковольтными конденсаторами и управляемого разрядника с блоком поджига, разрядной камеры с двумя электродами /1/.

Недостатком данного устройства являются большие масса и габариты, поскольку в качестве зарядного устройства для высоковольтных конденсаторов используется трансформаторно-выпрямительный блок, что требует установки дополнительного преобразователя частоты. Кроме того, к недостаткам вышеназванного устройства следует отнести невозможность использования его в наклонных скважинах из-за больших габаритов его погружной части.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор импульсных токов, состоящий из зарядного и высоковольтного блоков, разрядного контура, причем зарядный блок выполнен на основе статического преобразователя электрической энергии со звеном повышенной частоты и содержит низковольтный выпрямитель, инвертор, высоковольтный высокочастотный трансформатор и высоковольтный выпрямитель, а высоковольтный блок включает в себя высоковольтные конденсаторы и высоковольтный коммутатор /2/.

Недостатком данного устройства являются большие габариты и размещение в зарядном блоке низковольтных и высоковольтных элементов устройства, что снижает надежность работы устройства.

Задачей изобретения является уменьшение массы и габаритов устройства и повышение надежности его работы.

Поставленная задача достигается тем, что в известном скважинном генераторе, содержащем зарядный и высоковольтный блоки, разрядный контур, причем зарядный блок выполнен на основе статического преобразователя электрической энергии со звеном повышенной частоты и включает в себя низковольтный выпрямитель, инвертор с входным дросселем, систему управления коммутатором, согласно изобретению коммутационный контур инвертора выполнен в едином конструкторско-технологическом компоненте, представляющем собой две проводящие обкладки, свернутые в спираль и разделенные диэлектриком, обкладки имеют токовыводы, расположенные в начале и конце каждой обкладки, причем к диагонально противоположным токовыводам обкладок подключены выходные клеммы низковольтного выпрямителя зарядного блока, а к концевым токовыводам обкладок подключен коммутатор, в цепь коммутатора последовательно включена первичная обмотка высоковольтного высокочастотного трансформатора.

Для более значительного уменьшения массы и габаритов предложено следующее решение: коммутатор инвертора подключен к другой паре диагонально противоположных токовыводов обкладок, симметрично включению входных клемм низковольтного выпрямителя. Это позволило устранить отдельно выполненную первичную обмотку высоковольтного высокочастотного трансформатора, поскольку ее роль выполняют обкладки единого конструкторско-технологического компонента, причем вторичная обмотка высоковольтного высокочастотного трансформатора имеет магнитную связь с обкладками компонента. Кроме того, для повышения надежности работы устройства высоковольтный высокочастотный трансформатор и высоковольтный выпрямитель конструктивно введены в состав высоковольтного блока.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства, содержащего зарядный 1 и высоковольтный 2 блоки и разрядный контур 3. Причем зарядный блок включает в себя низковольтный выпрямитель 4, инвертор 5 с входным дросселем 6, с коммутационным контуром, выполненным в виде единого конструкторско-технологического компонента 7, представляющего собой две проводящие обкладки 8, 9 свернутые в спираль (на фигуре показана схематично, развернутой в плоскости) и разделенные диэлектриком 10, обкладки имеют токовыводы 11, 12, 13, 14, расположенные в начале и в конце каждой обкладки, причем к диагонально противоположным токовыводам обкладок подключены выходные клеммы низковольтного выпрямителя зарядного блока, к концевым токовыводам обкладок подключен коммутатор 15, в цепь коммутатора последовательно включена первичная обмотка высоковольтного высокочастотного трансформатора 17. Также в состав зарядного блока входит система управления коммутатором 16. Высоковольтный блок 2 включает в себя высоковольтный высокочастотный трансформатор 17, высоковольтный выпрямитель 18, высоковольтные конденсаторы 19 и высоковольтный коммутатор 20. Основным элементом разрядного контура является нагрузка (разрядный промежуток) 21.

На фиг.2 показана схема инвертора зарядного блока устройства, в котором обкладки 8, 9 единого конструкторско-технологического компонента 7 выполняют роль первичной обмотки высоковольтного высокочастотного трансформатора 17, а вторичная обмотка 22 высоковольтного высокочастотного трансформатора имеет магнитную связь с обкладками 8, 9 единого конструкторско-технологического компонента 7.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания от промышленной сети на входные клеммы зарядного блока 1 устройства (фиг.1) в низковольтном выпрямителе 4 происходит выпрямление синусоидального входного напряжения, в результате чего постоянное пульсирующее напряжение приложено на входные клеммы инвертора 5 зарядного блока и через токоформирующий дроссель 6 и индуктивность обкладок 8, 9 единого конструкторско-технологического компонента 7 инвертора 5 происходит заряд емкости единого конструкторско-технологического компонента 7 инвертора 5, по окончании которого от системы управления 16 на коммутатор 15 инвертора 5 подается управляющий сигнал и емкость единого конструкторско-технологического компонента разряжается на первичную обмотку высоковольтного трансформатора 17. Преобразованный по напряжению в высоковольтном трансформаторе 17 импульс выпрямляется в высоковольтном выпрямителе 18 и заряжает высоковольтные конденсаторы 19 высоковольтного блока 2. При достижении напряжения разряда на высоковольтных конденсаторах 19 срабатывает высоковольтный коммутатор 12 и происходит разряд емкости высоковольтных конденсаторов 11 через разрядный контур 3 на нагрузку (разрядный промежуток) 21.

За счет использования обкладок 8, 9 единого конструкторско-технологического компонента (Фиг.2) в качестве первичной обмотки высоковольтного высокочастотного трансформатора 17 можно добиться снижения массы зарядного блока 1.

Устройство работает аналогично. Отличие заключается в том, что по окончании заряда емкости единого конструкторско-технологического компонента 7 на коммутатор 15 подается управляющий сигнал, ключ замыкается и емкость единого конструкторско-технологического компонента разряжается на собственную индуктивность обкладок 8, 9, являющихся одновременно первичной обмоткой высоковольтного высокочастотного трансформатора. Далее процесс идет, как и в предыдущем устройстве.

Источники информации

1. Л.С.Каплан, А.Л.Каплан, Технология и техника воздействия на нефтяной пласт. Октябрьский. 2000.

2. Патент №2267008, 27.12.2005.

1. Электрогидроимпульсное скважинное устройство содержащее зарядный и высоковольтный блоки и разрядный контур, причем зарядный блок выполнен на основе статического преобразователя электрической энергии со звеном повышенной частоты и включает в себя низковольтный выпрямитель, инвертор с входным дросселем и коммутационным контуром, систему управления коммутатором и высоковольтный высокочастотный трансформатор, высоковольтный блок включает в себя высоковольтный выпрямитель, высоковольтные конденсаторы и высоковольтный коммутатор, при этом вторичная обмотка высоковольтного высокочастотного трансформатора подключена через последовательно соединенные высоковольтный выпрямитель, высоковольтные конденсаторы и высоковольтный коммутатор к разрядному контуру, а коммутационный контур инвертора выполнен в едином конструкторско-технологическом компоненте, представляющем собой две проводящие обкладки, свернутые в спираль и разделенные диэлектриком, обкладки имеют токовыводы, расположенные в начале и в конце каждой обкладки, к диагонально противоположным токовыводам обкладок через входной дроссель подключены выходные клеммы низковольтного выпрямителя зарядного блока, а к концевым токовыводам обкладок подключен коммутатор, в цепь которого последовательно включена первичная обмотка высоковольтного трансформатора.

2. Электрогидроимпульсное скважинное устройство, содержащее зарядный и высоковольтный блоки и разрядный контур, причем зарядный блок выполнен на основе статического преобразователя электрической энергии со звеном повышенной частоты и включает в себя низковольтный выпрямитель, инвертор с входным дросселем и коммутационным органом, систему управления коммутатором, высоковольтный блок включает в себя высоковольтный высокочастотный трансформатор, высоковольтный выпрямитель, высоковольтные конденсаторы и высоковольтный коммутатор, причем вторичная обмотка высоковольтного высокочастотного трансформатора подключена через последовательно соединенные высоковольтный выпрямитель, высоковольтные конденсаторы и высоковольтный коммутатор к разрядному контуру, коммутационный контур инвертора выполнен в едином конструкторско-технологическом компоненте, представляющем собой две проводящие обкладки, свернутые в спираль и разделенные диэлектриком, обкладки имеют токовыводы, расположенные в начале и в конце каждой обкладки, к диагонально противоположным токовыводам обкладок через входной дроссель подключены выходные клеммы низковольтного выпрямителя зарядного блока, а к другой паре диагонально противоположных токовыводов обкладок подключен коммутатор, симметрично включению входных клемм низковольтного выпрямителя, при этом вторичная обмотка высоковольтного высокочастотного трансформатора имеет магнитную связь с обкладками единого конструкторско-технологического компонента, выполняющими функцию первичной обмотки высоковольтного высокочастотного трансформатора.