[實用新型]一種用于油井解堵的電脈沖放電電極

有效

• 申請號: 201621435779.0
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN206343366U
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 付仲愈;曹鐵男;張瑞敏;孟麗
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B06B1/02
• 分類號: B06B1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種電能機械能轉換裝置，特別涉及高壓脈沖液體放電領域將電能轉換成機械能的放電結構。

背景技術

1955 年，前蘇聯工程師尤特金發現大電流脈沖液體放電可以產生巨大的機械效應，并將其命名為液電效應（《液電效應》，科學出版社，1962）。液電效應在工業領域具有很大的應用前景，實現液電效應需要大電流脈沖發生裝置。該裝置可以用于油水井解堵、頁巖氣增滲、脈沖鉆孔技術、巖石破碎、管道除垢等基于“液電效應”原理的領域（《脈沖電流技術》，西安交通大學出版社，2008）。而放電電極是大電流脈沖發生裝置關鍵部件之一，將儲存的電能通過在液體中瞬間放電轉化為沖擊波。能量轉換器的結構設計決定了能量轉換效率，電極使用壽命，放電穩定性。

能量轉換器的結構、尺寸、電極間隙距離等都直接影響到產生沖擊波的參數，由于是對徑向方向井壁上的射孔進行解堵，沖擊波應盡量作用于徑向方向。中國專利（申請號：85103629）設計了一種鐘罩型同軸放電電極，工作電壓15千伏。中國專利（申請號：200820029050.2）放電電極為尖-板形式，其中尖為圓柱形電極，工作電壓可達30千伏。中國專利（申請號：201620323228.9）設計了一種包括兩組放電電極和兩個以上承力支架的電火花震源發射電極頭。上述應用屬于電弧放電，上訴專利中，放電都集中在一點，放電電極燒蝕較快，設計電極結構時未充分考慮到電極形狀對能量使用效率的影響，軸向沖擊波能量被浪費。

發明內容

為了解決電極材料燒蝕問題，提高電極使用壽命以及能量使用效率，本實用新型提出了一種用于油井解堵的電脈沖放電電極。具有一個高壓電極和一個低壓電極。本實用新型能夠在較高電壓等級（30kV以下）、較高電流等級（20kA）下穩定工作。放電通道在高低壓電極上的不同凸點間隨機形成，解決了放電集中的問題，延長了電極使用壽命。電極的半球形構造和下絕緣端蓋的鏤空處理可使本實用新型具有較高的電能轉換效率，使盡可能多的能量作用于徑向方向上的射孔中。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

本實用新型包括四個組成部分：高壓電極、低壓電極、上絕緣端蓋、下絕緣端蓋。四部分采用同軸結構，高壓電極通過螺紋與上絕緣端蓋連接為一體，低壓電極通過螺紋與下絕緣端蓋連接為一體，兩絕緣端蓋通過螺栓連接。高壓電極和低壓電極采用銅鎢合金制成。上絕緣端蓋和下絕緣端蓋采用環氧材料。

將儲存在脈沖電容器中的電量通過放電開關、放電電極快速在液體中釋放，將液體瞬間氣化形成真空腔，向四周產生巨大的沖擊波，以解除油井射孔堵塞。電極不僅起著轉換電能的作用，在發生放電后，更要將沖擊波最大限度釋放到徑向垂直井壁方向，以提高能量利用率。本實用新型將電極形狀設計成半球型，可以將沖擊波更好地反射出去，沖擊波的徑向分量可以直接傳送到井壁上，軸向分量會通過半球形電極反射到徑向方向，充分提高了能量有效率。由于一對高低壓半球型電極的放電會集中在兩個球面的頂點處，電極磨損速率較大，因此，在表面設置了若干凸起，凸起的頂點與球面頂點在同一平面，這些凸起和球面頂點隨機發生放電，大幅度增加電極壽命，且不影響沖擊波的傳播，當某個凸點磨損嚴重時，該凸點的放電概率就會下降，增加了放電穩定性。且電極間隙可以調節，以便產生不同強度的能量，適應油井解堵實際所需能量。

本實用新型的有益效果是：1.半球型電極形狀，有利于將沖擊波反射到垂直井壁方向，以及下絕緣端蓋鏤空處理，能夠大幅度提高能量有效利用率；2.電極表面設置凸起的小銅柱，有利于分散放電位置，避免放電只發生在兩半球電機的頂點部位，延長電極使用壽命，還能自動剔除已損壞的放電位置。3.電極間隙能自由調節，可以產生不同強度的能量，適應實際。4.本實用新型結構簡單，成本較低，使用穩定。

附圖說明

圖1為本實用新型電脈沖放電電極結構示意圖，圖中：1螺栓與螺母，2上絕緣端蓋，3高壓電極，4下絕緣端蓋，5低壓電極，6凸起銅柱。

圖2為本實用新型半球型電極立體圖，圖中：5低壓電極，6凸起銅柱，7半球頂點的切面。凸起的銅柱與半球頂點等高。

圖3為本實用新型工作現場圖，8車載大功率高壓直流發生裝置，9儲能電容器，10三電極開關，11放電電極，12觸發脈沖。

圖4為本實用新型工作原理圖，8高壓直流電流源，13同軸鎧裝傳輸電纜，9儲能電容器，10三電極開關，12觸發脈沖，11放電電極。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施方式詳細說明本實用新型的內容。