[發明專利]多路高低壓復合等離子鉆井電源

有效

• 申請號: 201910003199.6
• 申請日: 2019-01-03
• 公開（公告）號: CN109546876B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 劉永紅;孫強;紀仁杰;韓延聰;董行;武鑫磊;劉鵬;李德格
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M3/335;H02M1/42;H05H1/24
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• 代理人: 暫無信息

本發明屬于石油工程領域，具體地，涉及一種多路高低壓復合等離子鉆井電源。多路高低壓復合等離子電源，包括：高壓直流電路、低壓直流電路、高壓擊穿模塊和上位機；高壓直流電路通過電纜與低壓直流電路相連；低壓直流電路和高壓擊穿模塊同時通過電纜為等離子發生器供電；上位機實時監控低壓直流電路；同一電源包含多個低壓直流電路和高壓擊穿模塊；多路高低壓復合等離子鉆井電源，多支路并聯同時工作，電路總功率大，鉆井效率高；其各高低壓復合支路單獨工作，互不干擾；該電源采用了功率因數校正，降低了諧波污染，有較好的電磁兼容性。

技術領域

本發明屬于石油工程領域，具體地，涉及一種等離子鉆井電源。

背景技術

等離子鉆井技術是一種新興的鉆井技術，具有鉆井速度快、破巖效率高、鉆頭無損耗等優點，有望成為新一代鉆井技術。目前，等離子鉆井技術主要分為高壓脈沖等離子鉆井技術和等離子電弧燒蝕鉆井技術兩種。前者是依靠鉆頭前端正負電極之間的脈沖放電來破碎巖石，該種技術鉆井能耗大，工作不穩定。后者工作時，利用鉆頭前端的大功率等離子發生器產生高溫來熔化巖石，這種技術又存在鉆孔井眼小、鉆頭壽命短等缺點。

集合高壓脈沖等離子鉆井技術和等離子電弧燒蝕鉆井技術的優點，將原單路等離子電弧燒蝕破巖的方式改為多路高低壓復合等離子破巖的方式，可以大大提高鉆井功率，增大鉆井速度，延長鉆井工具使用壽命，推動等離子鉆井技術的應用和發展。傳統的等離子鉆井電源輸出功率小，單路輸出，無脈沖功能，不能在線調節，無法應用到多路高低壓復合等離子鉆井過程中，因此急需開發新的大功率等離子鉆井電源。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型多路高低壓復合等離子鉆井電源。

為實現上述目的，本發明采用下述方案：

多路高低壓復合等離子電源，包括高壓直流電路、低壓直流電路、高壓擊穿模塊和上位機；高壓直流電路通過電纜與低壓直流電路相連；低壓直流電路和高壓擊穿模塊同時通過電纜為等離子發生器供電；上位機實時監控低壓直流電路；同一電源包含多個低壓直流電路和高壓擊穿模塊。

本發明具有如下優點：

1.多支路并聯同時工作，電路總功率大，鉆井效率高。

2.各高低壓復合支路單獨工作，互不干擾。

3.采用了功率因數校正，降低了諧波污染。

4.有較好的電磁兼容性。

附圖說明

圖1是本發明的多路高低壓復合等離子鉆井電源組成框圖；

圖2是本發明的多路高低壓復合等離子鉆井電源的電路結構示意圖；

圖3是本發明的多路高低壓復合等離子鉆井電源的高壓擊穿模塊結構示意圖；

圖中，101、高壓直流電路，102、低壓直流電路，103、高壓擊穿模塊，104、上位機，105、整流電路，106、功率因數校正電路，107、逆變電路，108、變壓電路，109、二次整流電路，110、電流檢測電路，111、PWM控制電路，112、等離子發生器，201、PFC控制器，202、電流傳感器；Q1～Q6、功率開關元件，T1～T3、高頻脈沖變壓器，D1～D3、二極管，L1～L2、電感，C1～C2、電容，FD、火花放電器。

具體實施方案