高壓脈沖電源。儲(chǔ)能裝置包括N個(gè)超級(jí)電容,儲(chǔ)能裝置由N個(gè)超級(jí)電容串聯(lián)組成。高壓固體開(kāi)關(guān)包括N組電力電子開(kāi)關(guān)組。放電電極由上電極和下電極組成,下電極置入油水混合物中。
[0066]本發(fā)明的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置是一種基于高壓固體開(kāi)關(guān)的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置,采用高壓固體開(kāi)關(guān)替代氣體開(kāi)關(guān)作為裝置的放電開(kāi)關(guān),高壓固體開(kāi)關(guān)具有使用壽命(電氣壽命)長(zhǎng)、導(dǎo)通快、可控性高等優(yōu)點(diǎn)。如圖4所示,高壓固體開(kāi)關(guān)可以由N組電力電子開(kāi)關(guān)組按順序并聯(lián)組成,其電力電子開(kāi)關(guān)組可以由M個(gè)IGBT電力開(kāi)關(guān)按順序串聯(lián)組成。IGBT絕緣柵雙極晶體管由于其控制驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)電壓低、工作頻率較高、容量較大的特點(diǎn),適用于如本發(fā)明這樣的大功率開(kāi)關(guān)電源裝置中。這樣,實(shí)現(xiàn)了低壓控制高壓超級(jí)電容放電。
[0067]脈沖變壓器裝置對(duì)雙極性低壓脈沖電源進(jìn)行幅值處理的原理如圖5至圖8所示,當(dāng)如圖5所示的波形經(jīng)過(guò)脈沖變壓器裝置的升壓和整流濾波處理后,坐標(biāo)軸下的波形就翻轉(zhuǎn)變成了正的波形,如圖6所示,其幅值沒(méi)有變化;如果通過(guò)改變大功率脈沖逆變裝置的正負(fù)波形的占空比,得到雙極性低壓脈沖的波形如圖7所示;經(jīng)過(guò)脈沖變壓器裝置的升壓和整流濾波處理后,輸出幅值為30KV的高壓脈沖電源,其波形如圖8所示。
[0068]在高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置中,通過(guò)調(diào)節(jié)雙極性低壓脈沖的占空比,得到一個(gè)寬度和頻率都可調(diào)的高壓脈沖電源。由占空比公式D = Ton/(Tqn+!^),其中D表示占空比,1^表示導(dǎo)通時(shí)間,Ti3ff表示關(guān)斷時(shí)間,可知電壓平均值U =DX V,其中U表示電壓平均值,V表示電壓最高值,因此通過(guò)改變占空比,達(dá)到了調(diào)節(jié)輸出高精度電壓的目的。這樣,實(shí)現(xiàn)了低壓控制超級(jí)電容充電。
[0069]儲(chǔ)能裝置可以由N個(gè)超級(jí)電容串聯(lián)組成。高壓脈沖電源對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充電。高壓固體開(kāi)關(guān)作為放電開(kāi)關(guān),控制高壓固體開(kāi)關(guān)導(dǎo)通,放電電極放電產(chǎn)生液電效應(yīng),繼而疏通油路。
[0070]如圖9所示,儲(chǔ)能裝置(超級(jí)電容)充電步驟:
[0071]第一步,根據(jù)油井或注聚井現(xiàn)場(chǎng)放電能量的要求,可靈活在井上設(shè)置儲(chǔ)能裝置(超級(jí)電容)電壓作為充電判據(jù),也是放電能量多少的判據(jù)。這樣,在對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電之前,設(shè)置儲(chǔ)能裝置放電能量的大小避免放電能量過(guò)大對(duì)油井或注聚井造成嚴(yán)重傷害,由于儲(chǔ)能裝置(超級(jí)電容)的端電壓的數(shù)值代表了放電能量的大小,對(duì)于所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),放電能量和置儲(chǔ)能裝置(超級(jí)電容)電壓是等價(jià)的,這里假定需先設(shè)置儲(chǔ)能裝置(超級(jí)電容)的端電壓,例如30KV。
[0072]第二步,充電控制。根據(jù)儲(chǔ)能裝置的狀態(tài),通過(guò)控制裝置控制雙極性低壓脈沖的占空比,輸出幅值(平均值)合適的脈沖直流電源電壓(等效的合適脈沖充電電流)對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電。這樣,隨著充電過(guò)程的進(jìn)行,儲(chǔ)能裝置兩端電壓逐漸升高。
[0073]第三步.測(cè)量?jī)?chǔ)能裝置端電壓。
[0074]第四步,判斷儲(chǔ)能裝置端電壓是否滿(mǎn)足設(shè)定值要求。
[0075]如果不滿(mǎn)足儲(chǔ)能裝置端電壓設(shè)定值要求,轉(zhuǎn)入第二步,直到儲(chǔ)能裝置幅值(平均值)達(dá)到預(yù)先設(shè)置的30KV時(shí),完成對(duì)儲(chǔ)能裝置的充電。
[0076]如果滿(mǎn)足儲(chǔ)能裝置端電壓要求,停止充電,并發(fā)出允許放電的指令。
[0077]由此可見(jiàn),本發(fā)明的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置:(I)采用高壓固體開(kāi)關(guān)替代氣體開(kāi)關(guān)作為裝置的放電開(kāi)關(guān),保證理論上的使用壽命(電氣壽命)可以無(wú)限次;(2)采用高壓脈沖電源對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行低壓充電,一方面使充電電源電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于儲(chǔ)能裝置兩端電壓,處于低電壓狀態(tài),降低電源成本;另一方面,高壓脈沖電源可控性強(qiáng),使系統(tǒng)更容易控制充電過(guò)程;(3)通過(guò)有效的控制方法,保證根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要提供合適的放電能量,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)注聚井不造成損壞。所以,基于高壓固體開(kāi)關(guān)的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置是最優(yōu)方案。
[0078]對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電時(shí),初始階段,控制裝置控制雙極性低壓脈沖的占空比,輸出幅值(平均值)較小的脈沖直流電源對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電。隨著儲(chǔ)能裝置兩端電壓升高,控制裝置控制雙極性低壓脈沖的占空比,使得輸出的直流脈沖電源幅值(平均值)逐漸增大,直到幅值(平均值)達(dá)到30KV時(shí),完成對(duì)儲(chǔ)能裝置的充電。
[0079]以上所述僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述,并非是對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定,在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下,本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn),均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法,其特征在于:該方法包括以下步驟: 步驟一,設(shè)置井上裝置和井下裝置兩個(gè)部分,通過(guò)變壓器和整流濾波模塊獲得低壓直流電源; 步驟二,對(duì)低壓直流電源進(jìn)行逆變處理,得到一個(gè)雙極性低壓脈沖電源; 步驟三,對(duì)雙極性低壓脈沖電源進(jìn)行升壓和整流處理,得到高壓脈沖電源; 步驟四,采用高壓脈沖電源對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電; 步驟五,采用高壓固體開(kāi)關(guān)作為放電開(kāi)關(guān),控制高壓固體開(kāi)關(guān)導(dǎo)通,放電電極放電產(chǎn)生液電效應(yīng)而疏通油路。2.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法,其特征在于:在所述步驟一中,井上的電網(wǎng)輸出380V三相交流電,然后經(jīng)升壓變壓器升壓至2000V,再經(jīng)電纜輸送到井下,井下設(shè)置的降壓變壓器將2000V交流電降壓至380V,380V三相交流電經(jīng)整流濾波處理后輸出一個(gè)低壓直流電源。3.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法,其特征在于:在所述步驟二中,井下設(shè)置大功率逆變裝置和控制裝置,所述大功率逆變裝置對(duì)低壓直流電進(jìn)行逆變處理,所述控制裝置通過(guò)占空比調(diào)制來(lái)控制所述大功率逆變裝置輸出脈沖寬度可調(diào)的雙極性低壓脈沖電源。4.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法,其特征在于:在所述步驟三中,井下設(shè)置脈沖變壓器裝置,該脈沖變壓器裝置對(duì)雙極性低壓脈沖電源進(jìn)行升壓和整流處理后輸出高壓脈沖電源。5.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法,其特征在于:在所述步驟四中,井下設(shè)置儲(chǔ)能裝置、信號(hào)檢測(cè)裝置和放電電極,高壓脈沖電源對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電。6.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法,其特征在于:在所述步驟四中,儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電的步驟具體包括: 第一步,根據(jù)油井或注聚井現(xiàn)場(chǎng)放電能量的要求,可靈活在井上設(shè)置儲(chǔ)能裝置電壓作為充電判據(jù),也是放電能量多少的判據(jù); 第二步,充電控制; 第三步.測(cè)量?jī)?chǔ)能裝置端電壓; 第四步,判斷儲(chǔ)能裝置端電壓是否滿(mǎn)足設(shè)定值要求。7.如權(quán)利要求6所述的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法,其特征在于:所述第四步的判斷儲(chǔ)能裝置端電壓是否滿(mǎn)足設(shè)定值要求:如果不滿(mǎn)足儲(chǔ)能裝置端電壓設(shè)定值要求,轉(zhuǎn)入第二步進(jìn)行充電控制,直到儲(chǔ)能裝置幅值達(dá)到預(yù)先設(shè)置,完成對(duì)儲(chǔ)能裝置的充電;如果滿(mǎn)足儲(chǔ)能裝置端電壓要求,停止充電,并發(fā)出允許放電的指令。8.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法,其特征在于:在所述步驟五中,當(dāng)信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到儲(chǔ)能裝置兩端電壓達(dá)到放電閾值時(shí),控制裝置控制大功率逆變裝置停止輸出,同時(shí)控制高壓固體開(kāi)關(guān)導(dǎo)通,在放電電極處放電,由液電效應(yīng)產(chǎn)生電火花爆,產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊波沖擊周?chē)貙?,疏通滲油通路。9.如權(quán)利要求1所述的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法,其特征在于:在所述步驟五中,當(dāng)信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到儲(chǔ)能裝置兩端電壓降低到充電閾值時(shí),控制裝置控制大功率逆變裝置開(kāi)始輸出,同時(shí)控制高壓固體開(kāi)關(guān)斷開(kāi),重新開(kāi)始對(duì)儲(chǔ)能裝置充電。10.一種高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵裝置,其特征在于:該裝置包括井上裝置和井下裝置兩部分,所述井上裝置與井下裝置通過(guò)電纜連接。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置,包括井上裝置和井下裝置兩部分,井上裝置包括電網(wǎng)和升壓變壓器,井下裝置包括降壓變壓器、整流濾波裝置、大功率逆變裝置、脈沖變壓器裝置、儲(chǔ)能裝置、高壓固體開(kāi)關(guān)、信號(hào)檢測(cè)裝置、控制裝置和放電電極。本發(fā)明對(duì)低壓直流電源進(jìn)行逆變處理得到一個(gè)雙極性低壓脈沖電源,雙極性低壓脈沖電源進(jìn)行升壓和整流處理得到高壓脈沖電源對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電,采用高壓固體開(kāi)關(guān)作為放電開(kāi)關(guān)來(lái)控制高壓固體開(kāi)關(guān)導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)放電電極放電產(chǎn)生液電效應(yīng)來(lái)疏通油路。采用本發(fā)明的高聚能重復(fù)強(qiáng)脈沖波注聚井或油井解堵方法和裝置,可以提升系統(tǒng)穩(wěn)定性,簡(jiǎn)化施工程序,提高施工效率,降低施工成本。
【IPC分類(lèi)】H02J7/34, E21B43/25
【公開(kāi)號(hào)】CN105201475
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510603511
【發(fā)明人】梁志珊, 趙耀峰, 夏鵬程, 侯翟
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月21日