用于液电脉冲激波石油增产装置的电极系统的制作方法

1.本技术涉及井下石油增产技术领域，特别涉及一种用于液电脉冲激波石油增产装置的电极系统。


背景技术：

2.目前液电石油脉冲增堵技术被广泛运用在油田解堵增产中，该技术是非常先进的物理方法之一，具有无污染、技术成本低等诸多优点。其技术特点是在液体内部进行高压强电场和瞬时的脉冲放电，能量瞬间释放，通道中的液体迅速气化、膨胀并引起爆炸。产生液电效应。迅速膨胀的气体在水中产生强大的冲击波，冲击波进而以冲量或者冲击压力的方式解堵。
3.由于传统的液电脉冲激波解堵设备电极系统是在设备360
°
范围内产生激波，这种结构虽然能使激波和能量在径向360
°
范围内扩散，但是因为有限的能量被释放到更广的范围内，故能量必定被大幅度削弱，从而使上述传统的技术方案的解堵效率较低，因此，有必要对此进行改进。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种用于液电脉冲激波石油增产装置的电极系统，以解决相关技术的解堵效率较低的问题。
5.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种用于液电脉冲激波石油增产装置的电极系统，其包括：电极基座，所述电极基座的侧壁上设有开口沿所述电极基座的径向布置的开口槽，所述开口槽内设有上电极和下电极；电磁系统，所述电磁系统与所述电极基座之间设有旋转驱动组件；控制系统，所述上电极、所述下电极和所述电磁系统均与所述控制系统电性连接。
6.一些实施例中，还包括绝缘件，所述控制系统、绝缘件、电极基座和电磁系统自上而下依次连接。
7.一些实施例中，还包括导向筒，所述导向筒与所述电磁系统远离所述电极基座的一端相连接。
8.一些实施例中，所述电极基座包括基座实体和轴承，所述开口槽沿所述
9.电极基座轴向的截面为椭圆抛物面，所述轴承安装于所述电极基座底端中部，5所述轴承内连接有中空定位杆，所述中空定位杆一端延伸至所述椭圆抛物面，
10.另一端与所述电磁系统中部相连接。
11.一些实施例中，所述旋转驱动组件包括设置在所述电磁系统上的固定板、多个间隔布置在所述固定板上的磁铁组件，和设置在所述电极基座上且与所述磁铁组件相对应的电极磁铁。
12.0一些实施例中，所述磁铁组件包括布置在所述固定板中部的第一电磁铁、与所述第一电磁铁远离所述固定板中部一端相连接的导向杆、可滑动的套设在所述导向杆上的第
二电磁铁，以及与所述第二电磁铁远离所述第一电磁铁一端连接的第三电磁铁，所述第一电磁铁、第二电磁铁和第三电磁铁均与所
13.述控制系统电性连接，所述第三电磁铁和所述电极磁铁的布置位置相对应。5一些实施例中，所述第二电磁铁和所述第三电磁铁共同组成t字形结构，
14.所述第三电磁铁在所述固定板上的投影面积大于所述第二电磁铁在所述固定板上的投影面积。
15.一些实施例中，所述控制系统包括地面控制器，所述上电极、所述下电极和所述电磁系统均与所述地面控制器电性连接。
16.0一些实施例中，所述控制系统还包括：高压开关，所述上电极和所述下
17.电极均与所述高压开关电性连接；检测线路，所述检测线路用于检测所述地面控制器的工作状态；所述地面控制器通过高压开关控制所述上电极及下电极的工作状态，所述地面控制器通过所述检测线路控制所述电磁系统的工作状态。
18.5一些实施例中，所述控制系统还包括钢筒结构件，所述钢筒结构件用于保护所述控制系统的电子元器件。
19.本技术实施例提供了一种用于液电脉冲激波石油增产装置的电极系统，其在电极基座上的开口槽的作用下，能让上电极和下电极所产生的液电脉冲激波只能沿着该开口槽的开口方向进行发射，以实现让该液电脉冲激波集中在一起，从而让液电脉冲激波所产生的能量(迅速膨胀的气体)在水中产生冲击力更加强大的冲击波，进而以冲量或者冲击压力的方式实现解堵；同时，本发明在旋转驱动组件的作用下，可通过控制系统让电极基座沿电极系统的轴向进行转动，从而让开口槽也能沿电极系统的轴向进行360
°
转动，进而满足液电脉冲激波解堵设备在360
°
范围内产生激波的使用需求。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本技术实施例提供的用于液电脉冲激波石油增产装置的电极系统的平面结构示意图；
22.图2为本技术实施例提供的用于液电脉冲激波石油增产装置的电极系统的立体结构示意图；
23.图3为电极基座的结构示意图；
24.图4为t形磁铁处于扩展状态时，磁铁组件的结构示意图；
25.图5为t形磁铁处于收缩状态时，磁铁组件的结构示意图；
26.图6为电磁系统中固定板和磁铁组件的连接结构示意图。
27.图中：1、控制系统；11、地面控制器；12、电缆线；13、钢筒结构件；14、高压开关；15、检测线路；2、绝缘件；3、上电极；4、下电极；5、支架；6、电极基座；61、基座实体；62、轴承；63、中空定位杆；64、电极磁铁；7、电磁系统；8、导向筒；9、旋转驱动组件；91、固定板；92、磁铁组件；921、第一电磁铁；922、第二电磁铁；923、第三电磁铁；924、导向杆。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.随着液电石油脉冲增堵技术被广泛运用在油田解堵增产中，该技术是非常先进的物理方法之一，具有无污染，技术成本低，解堵效率高，等诸多优点。其技术特点是在液体内部进行高压强电场和瞬时的脉冲放电，能量瞬间释放，通道中的液体迅速气化、膨胀并引起爆炸。产生液电效应。迅速膨胀的气体在水中产生强大的冲击波，冲击波进而以冲量或者冲击压力的方式解堵。相关技术中将带有激波发射器的液电设备下放到油井中，再使发射器产生激波。
30.传统的液电脉冲激波解堵设备电极系统是在设备360
°
范围内产生激波，这种结构虽然能使激波和能量在径向360
°
范围内扩散，但是因为有限的能量被释放到更广的范围内，故能量必定被大大削弱，从而使上述传统的技术方案的解堵效率较低，因此，有必要对此进行改进。
31.例如，现有技术中有一种液电脉冲激波的电极系统和控制方法，电极系统包括：液电脉冲设备，其包括壳体，壳体上设有窗口，窗口上设有可移动的防护组件；磁定位设备，其设置在壳体内，用于定位液电脉冲设备的位置信息；发射器，其设置在壳体内，并位于窗口处；控制系统，其用于接收液电脉冲设备的位置信息，并用于：当位置信息在目标区域外时，驱使防护组件动作以密封窗口，当位置信息在目标区域内时，驱使防护组件动作以打开窗口。
32.上述液电脉冲激波的电极系统可在控制系统控制下包裹发射器的也可以使发射器暴露在外部环境，在为发射器的电极提供了保护使其不受井内复杂环境影响的同时，也不影响发射器产生激波。其配备有水箱和控制系统，在达到石油增产的同时，也很好的延长了液电脉冲设备的使用寿命和工作持续性。
33.然后，由上述分析可知，由于上述液电脉冲激波的电极系统是在设备360
°
范围内产生激波，故这种结构会使上述传统的技术方案的解堵效率较低，因此，有必要对此进行改进。
34.针对上述技术问题，本技术实施例提供了一种用于液电脉冲激波石油增产装置的电极系统，其能解决相关技术中所产生的液电脉冲激波较分散，从而让现有液电脉冲激波解堵设备所释放的能量范围较小，进而导致其工作效率较低的问题。本技术采用的技术是利用一种特殊的控制系统1，该系统耦合电、磁、机械，属于g05b领域。
35.需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以附图中所示的结构为限。
36.如图1所述，本发明所述用于液电脉冲激波石油增产装置的电极系统包括：电极基座6，所述电极基座6的侧壁上设有开口沿所述电极基座6的径向布置的开口槽，所述开口槽内设有上电极3和下电极4；电磁系统7，所述电磁系统7与所述电极基座6之间设有旋转驱动组件9；控制系统1，所述上电极3、所述下电极4和所述电磁系统7均与所述控制系统1电性连接。
37.在上述技术方案中，上电极3和下电极4均可通过支架布置在电极基座上，上电极3和下电极4均用于在控制系统1的控制下释放液电脉冲激波，开口槽用于将上电极3和下电极4共同产生的液电脉冲激波进行集中，从而增强液电脉冲激波的冲击力；电磁系统7和旋转驱动组件9用于在控制系统1的控制下带动该开口槽进行旋转，从而让液电脉冲激波能实现360
°
的转动。
38.这样，在电极基座6上的开口槽的作用下，本发明能让上电极3和下电极4所产生的液电脉冲激波只能沿着该开口槽的开口方向进行发射，以实现让该液电脉冲激波集中在一起，从而让液电脉冲激波所产生的能量(迅速膨胀的气体)在水中产生冲击力更加强大的冲击波，进而以冲量或者冲击压力的方式实现解堵；同时，本发明在旋转驱动组件9的作用下，可通过控制系统1让电磁系统7沿电极系统的轴向进行转动，从而让开口槽也能沿电极系统的轴向进行360
°
转动，进而满足液电脉冲激波解堵设备在360
°
范围内产生激波的使用需求。
39.如图1所示，本发明还包括绝缘件2，所述控制系统1、绝缘件2、电极基座6和电磁系统7自上而下依次连接。实际工作时，绝缘件2的内部实体结构为peek绝缘材料，外部为厚度3mm的橡胶套，这样不仅有利于增加绝缘件2的绝缘性，还能有效保护peek绝缘材料。绝缘件2下端面是一种内凹面，内凹面为椭圆抛物面，椭圆抛物面方程为：(p＝q)。
40.如图1所示，本发明还包括导向筒8，以对本发明进行导向，所述导向筒8与所述电磁系统7远离所述电极基座6的一端相连接。
41.所述电极基座6包括基座实体61和轴承62，所述开口槽沿所述电极基座6轴向的截面为椭圆抛物面，所述轴承62安装于所述电极基座6底端中部，所述电极磁铁64安装于所述电极基座6底端外边缘，所述轴承62内连接有中空定位杆63，所述中空定位杆63一端延伸至所述椭圆抛物面，另一端与所述电磁系统7中部相连接。
42.在上述技术方案中，基座实体61底部中心位置安装轴承62，轴承62的外侧与下电极4基座实体61固定，轴承62内侧与中空定位杆63外侧固定连接，中空定位杆63固定在电磁系统7的固定板91上。基座实体61的实体材料为不锈钢，开口槽表面为椭圆抛物面，椭圆抛物面方程为：(p＝q)。
43.开口槽表面和绝缘件2下表面形成一个完整的椭圆抛物面，以达到激波和能量定向发射的目的。电基座实体61下表面带有一块电极磁铁64，电极基座6实体和绝缘件2固定在一起。
44.所述旋转驱动组件9包括设置在所述电磁系统7上的固定板91、多个间隔布置在所述固定板91上的磁铁组件92，和设置在所述电极基座6上且与所述磁铁组件92相对应的电极磁铁64。
45.实际工作时，固定板91上可以设置四个均匀间隔布置的磁铁组件92，磁铁组件92的外边缘(第三电磁铁923)与电极磁铁64相对应，本发明可以通过控制磁铁组件92内部的电磁方向，从而控制磁铁组件92和电极磁铁64的磁性连接状态(相互排斥或相互吸引)，从而让电极磁铁64沿固定板91轴向依次与不同的磁铁组件92进行磁性连接，进而实现让电极
基座6和磁性系统进行相对转动(旋转)的目的。
46.所述磁铁组件92包括布置在所述固定板91中部的第一电磁铁921、与所述第一电磁铁921远离所述固定板91中部一端相连接的导向杆924、可滑动的套设在所述导向杆924上的第二电磁铁922，以及与所述第二电磁铁922远离所述第一电磁铁921一端连接的第三电磁铁923，所述第一电磁铁921、第二电磁铁922和第三电磁铁923均与所述控制系统1电性连接，所述第三电磁铁923和所述电极磁铁64的布置位置相对应。这样，本发明也即实现了磁铁组件92的布设，优选的，固定板91上设有与磁铁组件92对应的导向槽，用以限制第二电磁铁922的移动方位，以进一步提高本发明的结构稳定性。
47.所述第二电磁铁922和所述第三电磁铁923共同组成t字形结构，所述第三电磁铁923在所述固定板91上的投影面积大于所述第二电磁铁922在所述固定板91上的投影面积。这样，磁铁组件92不仅能更好的让第三电磁铁923和电极磁铁64进行相互磁性吸引、连接，还能让磁铁组件92更加美观。
48.所述控制系统1包括地面控制器11，所述上电极3、所述下电极4和所述电磁系统7均与所述地面控制器11电性连接。
49.实际工作时，地面控制器11用于控制上电极3和下电极4释放液电脉冲激波的时机，以及用于控制电磁系统7相对于电极基座6的旋转角度。
50.所述控制系统1还包括：高压开关14，所述上电极3和所述下电极4均与所述高压开关14电性连接；检测线路，所述检测线路用于检测所述地面控制器的工作状态；所述地面控制器11通过高压开关14控制所述上电极3及下电极4的工作状态，所述地面控制器11通过所述检测线路15控制所述电磁系统7的工作状态。这样，本发明能更加准确、方便的控制上电极3、所述下电极4和所述电磁系统7的工作状态，从而让本发明使用更加方便。
51.实际工作时，本发明所述的用于液电脉冲激波石油增产装置包括电极系统、内电容、磁定位器和变压器等部件，其中，本发明主要是针对用于液电脉冲激波石油增产装置中的电极系统进行改进，而用于液电脉冲激波石油增产装置中的其他装置(如内电容、磁定位器和变压器等部件)则没有进行改进，上述内电容、磁定位器和变压器等部件为现有技术，在此不做赘述。
52.实际工作时，内电容可以用于进行充放电，例如，当地面控制器11内部的电流为正向流动(正极指向负极)时，该内电容处于充电状态；当地面控制器11内部的电流为负向流动(负极指向正极)时，该内电容处于放电状态，此时，检测线路15只需要检测地面控制器11内部电流走向(通过二极管或传感器)，即可很轻易的检测出控制系统1是处于充电状态还是处于放电状态，例如，检测线路15若检测出地面控制器11内部电流为正向流动，则内电容为充电状态。
53.所述控制系统1还包括钢筒结构件13，所述钢筒结构件13用于保护所述控制系统1的电子元器件。这样，本发明的结构稳定性更好，使用寿命更长，其中，电子元器件包括磁定位、变压器、电容器、电感、开关等等。
54.实际工作时，控制系统1还包括电缆线12，地面控制器11位于油气井地面上方，用于给液电脉冲激波解堵设备提供电源，将输入电压变频变压，以达到液电脉冲激波解堵设备内部储能单元-电容所需的频率和伏值要求，并控制电容器的充放电及电极的激波释放；电缆线12主要用于连接地面控制器11和井下液电脉冲激波解堵设备，主要用于设备的吊
装、下井及传输设备所需的电压电流；高压开关14用于控制激波的释放；检测线路用于检测高压开关14的通断，整个控制系统1通过检测地面控制器11充电信号及高压开关14的接通信号从而控制整个电磁系统7。
55.实际工作时，本发明的工作原理如下：
56.1、当需要让电磁系统7与电极基座6之间进行相对转动时，液电脉冲激波解堵设备内部的内电容充电，控制系统1检测到电容器(内电容)的充电信号后，控制系统1让电磁系统7中其中一组磁铁组件92(如第一组磁铁组件92)中的第一电磁铁921和第二电磁铁922的磁力方向，使第一电磁铁921和第二电磁铁922的相对面磁性方向一致，进而使t形磁铁处于扩展状态(磁铁同性相斥，如图4所示)；其中，t形磁铁也即为磁铁组件92；
57.2、控制系统1调节第三电磁铁923与电极磁铁64的磁力方向，使第三电磁铁923与电极磁铁64相对面磁性相反，从而使t形磁铁产生吸力，以吸住电极磁铁64(磁铁异性相吸)；
58.3、在t形磁铁产生吸力，以吸住电极磁铁64的过程中，电磁系统7与电极基座6之间会产生相对旋转运动，直至第三电磁铁923与电极磁铁64连接在一起(如图6所示)，此时，上电极3和下电极4在电极基座6处于稳定状态后激波释放，从而以冲量或者冲击压力的方式实现解堵；
59.4、当控制系统1检测到井下电极4内高压开关14接通信号时，延迟t秒(设计人员可按照实际需要自行设置)断开电磁系统7内第三电磁铁923的内电流，第三电磁铁923磁性消失；
60.5、控制系统1调节第一电磁铁921和第二电磁铁922的磁力方向，使第一电磁铁921和第二电磁铁922相对面磁性方向相异，进而使t形磁铁处于收缩状态(磁铁异性相吸，如图5所示)；
61.6、当需要让电磁系统7与电极基座6之间进行相对转动时，液电脉冲激波解堵设备内电容再次充电，此时，控制系统1检测到内电容的充电信号后，控制系统1让电磁系统7中另外一组磁铁组件92(如第二组磁铁组件92)中的第一电磁铁921和第二电磁铁922的磁力方向，使第一电磁铁921和第二电磁铁922的相对面磁性方向一致，进而使t形磁铁处于扩展状态(磁铁同性相斥，如图4所示)；
62.7、参考上述步骤1和步骤6，并重复上述步骤2至步骤5，直至另外一组磁铁组件92中的t形磁铁再次处于收缩状态。
63.这样，在不断重复执行上述步骤1至步骤7的情况下，本发明也即可完成液电石油脉冲增堵操作。
64.综上所述，本发明可在液电脉冲激波解堵设备到达解堵作业段时，控制系统1通过检测内电容充电信号及电极内高压开关14的断、开信号，从而控制电磁系统7内t形电磁铁周向上的磁力有无，并控制径向上磁力的方向，进而控制电极系统的旋转。
65.本发明根据电极系统的椭球抛物面的覆盖角度，电磁系统7内主要由四组t形电磁铁组成，在电极下端周向上均匀分布，可以实现每次让电极旋转预设角度(如45
°
或90
°
)。
66.本发明的上端是绝缘材料(绝缘件2)，下端是不锈钢材料(导向筒8)，绝缘材料和不锈钢材料之间是一个椭圆抛物面(电极基座6)，由于上电极3和下电极4在椭球抛物面内，故当上电极3和下电极4之间释放出液电脉冲激波时，椭球抛物面内瞬间产生巨大的能量，
通道内的液体被迅速气化、膨胀并引起爆炸。这样，本发明能使设备所产生的激波及能量朝一个方向发射，将激波和高温高压气体往径向上引导，以提高解堵段的有效解堵能量，并在电容容量一定的前提下，有效提升解堵作业的能量。
67.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
68.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
69.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。