[發明專利]等離子破巖鉆頭電極低損耗方法

有效

• 申請號: 202110641505.6
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113389487B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 劉永紅;孫強;韓延聰;朱業俊;劉鵬;沈志萍;馬馳;趙蒞龍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;H05K7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種等離子破巖鉆頭電極低損耗方法，其特征在于：等離子破巖鉆頭電極低損耗方法由電極強制水冷系統，電流波形調控系統，電壓實時監控電路三者協同工作實現；其中電極強制水冷系統包括中空內錐陰極、雙頭螺旋陽極、冷卻水溫度監控系統；電流波形調控系統包括直流恒流電路、脈動直流電路；電壓實時監控電路包括報警電路、動作電路；中空內錐陰極內部為中空結構，內孔前端有一向內突出的錐形；冷卻進水管插入到中空內錐陰極內部，中空內錐陰極的內錐進入到冷卻進水管的內部，冷卻水由冷卻進水管流入中空內錐陰極內部，并在內錐的導流作用下，沿陰極的內表面流動，之后冷卻水沿中空內錐陰極內壁與冷卻進水管之間的環形空間流出；冷卻水在流動過程中，帶走中空內錐陰極工作中產生的熱量；中空內錐陰極中的內錐，既起到冷卻水的導流作用，又增大了陰極的冷卻面積，增大了陰極的冷卻效果；雙頭螺旋陽極的外表面加工成雙頭螺旋結構，在陽極的外表面配合著陽極外殼；陽極外殼與雙頭螺旋陽極緊密配合；冷卻水由雙頭螺旋陽極外表面的一個螺旋槽進入，并在螺旋槽的導流作用下，一直流動到陽極的底部；螺旋槽的終端與陽極外殼之間留有空隙，冷卻水由該空隙流入到另一螺旋槽，并沿該螺旋槽流出；冷卻水沿陽極外壁的雙頭螺旋槽一進一出，冷卻整個陽極；冷卻水溫度控制系統包含兩個電偶溫度傳感器，兩溫度傳感器分別安裝在等離子破巖鉆頭冷卻水的進、出水口，兩溫度傳感器在上位機的控制下，實時采集冷卻水進、出水口的溫度，當出水口溫度高于30℃時，控制系統增大冷卻水的流量；如冷卻水流量已增至最大，且出水口溫度依然高于30℃，控制系統斷開電源，保護等離子破巖鉆頭。

2.根據權利要求1所述的等離子破巖鉆頭電極低損耗方法，其特征在于：等離子破巖鉆頭工作的電流波形設計為“緩升陡降”形；直流恒流電路與脈動直流電路并聯，其輸出波形疊加為電流波形調控系統最終輸出的電流波形；電壓實時監控電路中的電壓傳感器實時采集陰、陽極之間的電壓，并將采集到的數據與專家數據庫中電壓數據對比，一旦采集到的電壓低于正常放電電壓，報警電路即發出報警信號，提示有電極燒損；同時動作電路進行動作，關閉等離子電源，避免電極損耗而造成整個等離子破巖鉆頭損壞。