Скважинный источник сейсмической энергии, узел высоковольтного электрода и узел низковольтного электрода

Изобретение относится к средствам генерирования сейсмической энергии, в частности к электрогидроимпульсным разрядникам. Техническим результатом изобретения является повышение жесткости конструкции и электрической безопасности. Устройство содержит корпус, узел высоковольтного электрода, узел низковольтного электрода, в котором предусмотрено отверстие для подачи в межэлектродное пространство проволоки. Корпус содержит основную часть, торцевую часть и соединяющие упомянутые части перемычки. Упомянутые части корпуса выполнены за одно целое. Узел высоковольтного электрода расположен в основной части корпуса. Узел низковольтного электрода расположен в торцевой части корпуса. В стенке корпуса выполнено сквозное отверстие, проходящее через основную часть, перемычку и торцевую часть. Отверстие предназначено для размещения электрической проводки. Узел высоковольтного электрода скважинного источника сейсмической энергии содержит электрод, два диска из диэлектрического материала, втулку, коническую втулку. Узел низковольтного электрода скважинного источника сейсмической энергии содержит контактный элемент, втулку с выступом и коническим участком и направляющую трубку. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к средствам генерирования сейсмической энергии, например, упругих колебаний в нефтеносных пластах, в частности к электрогидроимпульсным разрядникам, использующим для инициации электрического разряда в межэлектродном пространстве взрывающиеся проволочки.

Уровень техники

Из уровня техники известен скважинный источник упругих колебаний, содержащий корпус, узел высоковольтного электрода, узел низковольтного электрода, в котором предусмотрено отверстие для подачи в межэлектродное пространство проволоки (SU 423075 A, G01V 1/02, опубл. 09.09.1974). Конструкция данного известного скважинного источника является неоправданно сложной как в изготовлении, так и в эксплуатации, недостаточно жесткой и недостаточно электрически безопасной.

В качестве наиболее близкого аналога выбран известный скважинный источник сейсмической энергии, содержащий корпус, узел высоковольтного электрода, узел низковольтного электрода, в котором предусмотрено отверстие для подачи в межэлектродное пространство проволоки (RU 2248591 С1, G01V 1/157, опубл. 20.03.2005). Недостатком данного известного скважинного источника является недостаточно высокая агрегативность наиболее ответственных узлов - узла высоковольтного электрода и узла низковольтного электрода, а также недостаточная жесткость конструкции в целом, поскольку узел высоковольтного электрода и узел низковольтного электрода размещены не в одном корпусе, а связаны посредством стержней, обеспечивающих образование межэлектродного пространства.

Раскрытие сущности изобретения

Настоящим изобретением решается задача создания электрогидроимпульсного излучателя в виде отдельного модуля, обладающего более высокими показателями прочности, жесткости и электробезопасности.

В ходе решения данной задачи обеспечивается достижение следующей совокупности технических результатов: повышение жесткости и прочности конструкции, повышение агрегативности узлов конструкции, повышение электробезопасности за счет более совершенной изоляции электрических компонентов.

Указанные технические результаты достигаются тем, что скважинный источник сейсмической энергии содержит корпус, узел высоковольтного электрода, узел низковольтного электрода, в котором предусмотрено отверстие для подачи в межэлектродное пространство проволоки, корпус содержит основную часть, торцевую часть и соединяющие упомянутые части перемычки, при этом упомянутые части корпуса выполнены за одно целое, узел высоковольтного электрода расположен в основной части корпуса, узел низковольтного электрода расположен в торцевой части корпуса, в стенке корпуса выполнено сквозное отверстие, проходящее через основную часть, перемычку и торцевую часть, предназначенное для размещения электрической проводки.

Указанные технические результаты достигаются также тем, что узел высоковольтного электрода скважинного источника сейсмической энергии содержит электрод, два диска из диэлектрического материала и расположенную между ними втулку, упомянутые диски и втулка установлены в корпусе скважинного источника сейсмической энергии и имеют центральные отверстия, в которых расположен электрод, имеющий участок с конической формой, упомянутая втулка имеет коническое отверстие, внутри которого расположен участок с конической формой электрода, при этом между коническим отверстием втулки и электродом имеется коническая втулка из диэлектрического материала.

Указанные технические результаты достигаются также тем, что узел низковольтного электрода скважинного источника сейсмической энергии содержит контактный элемент, втулку, наружная поверхность которой имеет участок с конической формой, образующий на наружной поверхности втулки выступ, внутри втулки посредством разборного соединения установлены контактный элемент и направляющая трубка, упомянутые контактный элемент и направляющая трубка имеют центральное отверстие для подачи проволоки.

Целесообразно высоковольтный электрод выполнить сборным, контактный элемент электрода выполнить из тугоплавкого материала и установить посредством разборного соединения.

Целесообразно на наружной поверхности втулки узла высоковольтного электрода разместить, по крайней мере, один уплотнительный элемент.

Целесообразно в конструкции узла низковольтного электрода контактный элемент и направляющую трубку установить во втулке посредством резьбового соединения.

Перечень фигур

На фиг.1 представлен поперечный разрез скважинного источника сейсмической энергии.

На фиг.2 представлена конструкция узла низковольтного электрода.

На фиг. 3 представлена конструкция сборного высоковольтного электрода.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Скважинный источник сейсмической энергии содержит корпус 1, узел 2 высоковольтного электрода, узел 3 низковольтного электрода, в котором предусмотрено отверстие 4 для подачи в межэлектродное пространство 5 проволоки (не показана). Корпус 1 содержит основную часть 6, торцевую часть 7 и соединяющие упомянутые части перемычки 8. Упомянутые части 6, 7 и 8 корпуса 1 выполнены за одно целое.

Узел 2 высоковольтного электрода расположен в основной части 6 корпуса 1. Узел 3 низковольтного электрода расположен в торцевой части 7 корпуса 1. В стенке корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 9, проходящее через основную часть 6, перемычку 7 и торцевую часть 8. Отверстие 9 предназначено для размещения электрической проводки (не показана). Под электрической проводкой понимаются питающие электрические кабели, электрические шины и прочие элементы проводки.

Узел 2 высоковольтного электрода скважинного источника сейсмической энергии содержит электрод 10, два диска 11 и 12 из диэлектрического материала и расположенную между ними втулку 13. Диски 11 и 12 и втулка 13 установлены в корпусе 1 скважинного источника сейсмической энергии и имеют центральные отверстия, в которых расположен электрод 10. Электрод 10 имеет участок 14 с конической формой, как показано на фиг.3. Втулка 13 имеет соответствующее коническое отверстие, внутри которого расположен участок с конической формой электрода 10, как показано на фиг.1. Между коническим отверстием втулки и электродом имеется коническая втулка 15 из диэлектрического материала.

Целесообразно высоковольтный электрод 10 выполнить сборным из стержня 16 и контактного элемента 17, как показано на фиг.3. Контактный элемент 17 электрода 10 целесообразно выполнить из тугоплавкого материала и установить в стержне 16 посредством разборного соединения 18, например резьбового.

Целесообразно на наружной поверхности втулки 13 узла высоковольтного электрода разместить, по крайней мере, один уплотнительный элемент 19. В качестве уплотнительного элемента может быть использовано уплотнительное сальниковое кольцо.

Узел 2 высоковольтного электрода в сборе устанавливается внутри основной части 6 корпуса 1. На фиг.1 показан пример закрепления узла 2 внутри корпуса 1. Согласно примеру основная часть 6 корпуса 1 имеет буртик 22, в который упирается диск 12. С другой стороны собранный узел поджимает гайка 20, имеющая наружную резьбу и вкручивающаяся по внутренней поверхности корпуса 1. Гайка 20 взаимодействует с диском 11 непосредственно или через шайбу 21. Осевое перемещение гайки 20 передается последовательно диску 11, втулке 13 и диску 12. Благодаря тому, что втулка 13 имеет коническое отверстие, сопряженное с коническим участком 14 электрода 10, а электрод 10 фиксирован от осевых перемещений поскольку связан с токоподводящим элементом 23, происходит надежное закрепление электрода 10, обладающее высокой прочностью и жесткостью. Связь электрода 10 с токоподводящим элементом 23 может быть обеспечена гайкой 24.

Узел 3 низковольтного электрода скважинного источника сейсмической энергии содержит контактный элемент 25, втулку 26 и направляющую трубку 27. Наружная поверхность втулки 26 имеет участок 28 с конической формой, образующий на наружной поверхности втулки 26 выступ 29. Внутри втулки 26 посредством разборного соединения установлены контактный элемент 25 и направляющая трубка 27. Контактный элемент 25 и направляющая втулка 27 имеют взаимно сопрягаемые поверхности на своих торцах. Направляющая втулка 27 выполнена из материала, исключающего приваривание или иное сцепление с материалом проволоки. Упомянутые контактный элемент 25 и направляющая трубка 27 имеют центральное отверстие 4 для подачи проволоки от узла подачи проволоки (не показана). Узел подачи проволоки может быть выполнен любым известным образом, например так, как в источниках информации, приведенных в разделе «Уровень техники» настоящего описания.

Целесообразно контактный элемент 25 и направляющую трубку 27 установить во втулке 26 посредством резьбового соединения.

Узел 3 низковольтного электрода устанавливается в торцевой части 7 корпуса 1 следующим образом. Сначала во втулку 26 устанавливаются посредством разъемного соединения контактный элемент 25 и направляющая трубка 27. Затем втулка 26 в сборе устанавливается в коническом гнезде торцевой части 7. Конический участок втулки 27 плотно сопрягается с коническим гнездом в торцевой части 7 корпуса 1. Полая гайка 30, имеющая резьбу на наружной поверхности, ввинчивается в торцевую часть 7, как показано на фиг.2. Осевое перемещение гайки 30 либо непосредственно, либо через шайбу 31 передается выступам 29 втулки 26 и сообщает втулке 26 осевое перемещение до упора в коническое гнездо торцевой части 7 корпуса 1. Втулка 26 силами трения, возникающими на конической поверхности, прочно и жестко удерживается в корпусе 1.

Устройства работают следующим образом.

Скважинный источник в соответствии с настоящим изобретением является частью скважинного снаряда, имеющего все необходимые узлы и элементы: накопители энергии, электрические схемы поджига, устройство подачи в рабочее межэлектродное пространство металлической проволоки и т.д., например, как это описано в средстве, выбранном в качестве прототипа.

В результате подачи управляющих сигналов на исполнительные узлы осуществляется подача металлической проволоки в рабочее межэлектродное пространство 5 через отверстие 4 в узле 3 низковольтного электрода. Подается импульс высокого напряжения на высоковольтный электрод 10. Происходит нагрев проволоки, ее взрыв и образование плазменного канала между электродом 10 и контактным элементом 25 низковольтного электрода. Запасенная в накопителях электрическая энергия образует электрический разряд между высоковольтным и низковольтным электродами и в жидкой среде скважины возникает ударная волна, которая распространяется внутри скважины и за ее пределами.

В случае выхода из строя устройства или его отдельных узлов, благодаря высокой агрегативности конструкции обеспечивается быстрая замена вышедших из строя компонентов. Конструкция обладает высокой жесткостью и высокими электроизолирующими показателями работающих под высоким напряжением частей.

1. Скважинный источник сейсмической энергии, содержащий корпус, узел высоковольтного электрода, узел низковольтного электрода, в котором предусмотрено отверстие для подачи в межэлектродное пространство проволоки, отличающийся тем, что корпус содержит основную часть, торцевую часть и соединяющие упомянутые части перемычки, при этом упомянутые части корпуса выполнены за одно целое, узел высоковольтного электрода расположен в основной части корпуса, узел низковольтного электрода расположен в торцевой части корпуса, в стенке корпуса выполнено сквозное отверстие, проходящее через основную часть, перемычку и торцевую часть, предназначенное для размещения электрической проводки.

2. Узел высоковольтного электрода скважинного источника сейсмической энергии, содержащий электрод, отличающийся тем, что содержит два диска из диэлектрического материала и расположенную между ними втулку, упомянутые диски и втулка установлены в корпусе скважинного источника сейсмической энергии и имеют центральные отверстия, в которых расположен электрод, имеющий участок с конической формой, упомянутая втулка имеет коническое отверстие, внутри которого расположен участок с конической формой электрода, при этом между коническим отверстием втулки и электродом имеется коническая втулка из диэлектрического материала.

3. Узел по п.2, отличающийся тем, что электрод выполнен сборным, контактный элемент электрода выполнен из тугоплавкого материала и установлен посредством разборного соединения.

4. Узел по п.2 или 3, отличающийся тем, что на наружной поверхности втулки имеется, по крайней мере, один уплотнительный элемент.

5. Узел низковольтного электрода скважинного источника сейсмической энергии, содержащий контактный элемент, отличающийся тем, что содержит втулку, наружная поверхность которой имеет участок с конической формой, образующий на наружной поверхности втулки выступ, внутри втулки посредством разборного соединения установлены контактный элемент и направляющая трубка, упомянутые контактный элемент и направляющая трубка имеют центральное отверстие для подачи проволоки.

6. Узел по п.5, отличающийся тем, что контактный элемент и направляющая трубка установлены во втулке посредством резьбового соединения.