[發明專利]一種表面放電式等離子體沖擊波疏通裝置及方法

在審

• 申請號: 202210449744.6
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN114961646A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 金涌;紀國劍;王政偉
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: E21B37/00
• 分類號: E21B37/00;E21B43/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明公開了一種表面放電式等離子體沖擊波疏通裝置及方法，裝置包括：高功率脈沖電源以及放電開關，疏通器，密封環，包括兩個密封環設置在筒壁內壁與疏通器之間且同軸上下設置，兩個密封環之間形成環形高壓工作區域，所述疏通器包括：陣列式工作環，疏通器底座；通過利用脈沖電流驅動金屬電爆炸所產生的高溫高壓等離子體沖擊波來完成井筒和滲流通道內的解堵疏通，不涉及含能材料和化合物解堵劑，大大提高了解堵疏通作業安全性和儲運勤務便捷性，節省時間和經費，對環境的影響和污染極小，工作時金屬介質可完全形成等離子體沖擊波直接與堵塞部分的砂礫油層等完全充分作用，能量利用效率高，解堵疏通效果好，工作后無殘余。

技術領域

本發明涉及油氣開采領域，具體涉及一種表面放電式等離子體沖擊波疏通裝置及方法。

背景技術

隨著世界范圍內原油的大量開采，大部分油田已經到了開發瓶頸期，油層孔隙的滲透性越來越差。油氣井在開采和生產作業一段時間后，往往會出現局部銹蝕、積蠟、砂石堵塞等現象，特別是注水井的結垢問題比較嚴重，經常發生堵塞事件，嚴重影響原油的產量。

目前常用的油井解堵方法有物理解堵和化學解堵兩種方法，兩種解堵方法工藝相對成熟，都可以提高原油的流通性，增加油田的產量，但兩種解堵方法都存在一定的缺陷，增產效率有限。

化學解堵主要采用壓裂和酸化技術，利用化學溶液對油井中的堵塞物進行化學溶蝕，達到解堵效果，但是會對油層造成二次污染，同時也會腐蝕井下管壁等。物理解堵方法由于工藝復雜，適用范圍相對較窄，利用效率較低。對于套管已經變形和損壞嚴重的油氣井來說，常規解堵方法處理起來十分困難，作業費用高，效果差。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種表面放電式等離子體沖擊波疏通裝置及方法，利用脈沖電流驅動金屬電爆炸產生的高溫高壓等離子體誘導沖擊波來疏通油氣井堵塞區域，以解決油氣井的解堵疏通等技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一方面，提供一種表面放電式等離子體沖擊波疏通裝置，包括：高功率脈沖電源以及放電開關，設置在筒壁的外部；疏通器，設置在筒壁內，所述疏通器用于產生沖擊波通過沖開筒壁上的射孔，進入到指定區域進行解堵疏通；密封環，包括，兩個密封環設置在筒壁內壁與疏通器之間且同軸上下設置的第一密封環和第二密封環，所述第一密封環和第二密封環之間形成環形高壓工作區域，并覆蓋所需解堵疏通的區域對應在筒壁上的射孔；所述疏通器包括：陣列式工作環，用于接受脈沖電流能量后發生電爆炸，形成高溫高壓金屬等離子體沖擊波；疏通器底座，用于保證電源正負極與陣列式工作環的良好接觸。

作為本發明的一種優選實施方式：所述陣列式工作環包括：絕緣筒、第一電極環、第二電極環、金屬絲、絕緣薄膜層、固定槽；所述絕緣筒兩端分別安裝有第一電極環、第二電極環；所述金屬絲陣列排布在兩個電極環之間；所述固定槽設置在兩個電極環上。

作為本發明的一種優選實施方式：所述陣列式工作環采用對稱圓環狀結構。

作為本發明的一種優選實施方式：所述疏通器為圓柱形結構，所述疏通器還包括：正極輸電桿、絕緣隔離筒、正極轉接器，所述絕緣隔離筒與陣列式工作環、正極轉接器配合連接安裝，所述正極輸電桿的端部與正極轉接器連接。

作為本發明的一種優選實施方式：所述疏通器底座包括中心正極、負極筒、極間絕緣層；所述極間絕緣層固定在負極筒內側，所述中心正極與極間絕緣層之間通過密封圈結構密封；所述中心正極的下端面開設正極轉接接口，正極轉接接口采用內螺紋結構；所述負極筒的下端面開設負極轉接接口；所述極間絕緣層的下端面開設環狀安裝槽用于與絕緣隔離筒配合連接。

作為本發明的一種優選實施方式：所述中心正極與極間絕緣層設置對應相互配合的臺階結構，所述負極轉接接口的結構采用階梯型圓環面。

作為本發明的一種優選實施方式：所述正極輸電桿包括銅質正極桿、外絕緣層，所述外絕緣層固定在銅質正極桿的外部。