一种自动送丝装置及油气井下脉冲放电机的制作方法

1.本实用新型涉及油气井下脉冲作业送丝技术领域，具体而言，涉及一种自动送丝装置及油气井下脉冲放电机。


背景技术：

2.油气井下脉冲放电产生冲击波可以解堵除垢，改造储层，达到增产增注的效果，因而得到了比较广泛的应用。在脉冲放电电极之间增设金属丝、通过脉冲放电激发金属丝爆炸，可以提高能量转换效率，增强脉冲放电作用效果，油气井下脉冲放电产生冲击波的一般过程为通过地面电源给位于油气井下的电容器充电，当电容储存的能量达到设定值后，触发开关，将电容能量通过电极释放，转化为冲击波。金属丝作为消耗品在每次脉冲放电后会汽化消失，因此需要在脉冲放电机器中设置送丝装置。
3.传统的送丝装置通常是通过外部控制机构接受控制信号来控制动力机构主动输出动力来驱动送丝装置进行送丝(例如公开号为“cn103256016a”的专利公开的用于井下电脉冲作业的自动送丝装置及其自动送丝方法，又如)，这种方式结构较为复杂，而在油气井复杂工况下使用可靠性差，而且需要依赖于控制信号和动力机构输出动力，无法实现在脉冲放电过程中真正意义上的自动送丝。
4.为此申请人在公开号为“cn110240023a”的专利中公开了一种送丝装置及油气井脉冲放电机器，该专利技术方案中中，通过供丝件来输送金属丝，再利用阀门件在外力作用下能够改变金属丝的输送状态，使金属丝运动或者停止，简化了结构，而且在不外加电器器件的前提下实现送丝作业，一定程度上提高了可靠性；然而该专利技术方案中仍然需要为供丝件提供动力来输送金属丝，依然无法实现在脉冲放电过程中真正意义上的自动送丝。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种自动送丝装置及油气井下脉冲放电机，无需外部电器器件提供控制信号，也无需为供丝轮提供动力，实现真正意义上的自动送丝。
6.本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
7.一种自动送丝装置，包括主下电极和用于与油气井下脉冲放电机的电容器电性连接的主上电极，还包括：
8.用于放卷金属丝的供丝轮，供丝轮放出的金属丝从主下电极穿过并与主上电极相抵；
9.承力件，承力件设于主下电极的侧下方，用于承受金属丝爆炸产生向下的冲击力；
10.传动机构，传动机构连接承力件和供丝轮，以将冲击力传递到供丝轮，使供丝轮转动从而放出金属丝；
11.第一储能部件，第一储能部件设于承力件的下方，用于使承力件复位。可选地，还包括副下电极和用于与油气井下脉冲放电机的电容器电性连接的副上电极，工作时副上电极和副下电极之间充满液体介质。
12.可选地，所述副上电极和所述副下电极均呈圆锥状。
13.可选地，所述传动机构包括：
14.转轮，所述供丝轮套设于转轮的外部，供丝轮的内壁沿圆周方向设有若干棘齿，转轮上设有棘爪，当棘爪与棘齿接合时，能够限制供丝轮朝放出金属丝的反方向转动；
15.第一连接件，第一连接件可沿竖直方向滑动且第一连接件的顶端与所述承力件连接；
16.第二连接件，第二连接件的一端与第一连接件的下端铰接，第二连接件的另一端与转轮铰接且铰接点偏离转轮的回转中心。
17.可选地，所述第一连接件和所述承力件之间连接有第二储能部件。
18.可选地，所述传动机构包括：
19.第一连接件，第一连接件可沿竖直方向滑动且第一连接件的顶端与所述承力件连接，第一连接件的底端设有齿条；
20.第一传动轴，第一传动轴上设有与齿条啮合的齿轮；
21.第二传动轴，第二传动轴通过传动组件与第一传动轴连接，第二传动轴上设有转轮，所述供丝轮套设于转轮上，供丝轮的内壁沿圆周方向设有若干棘齿，转轮上设有棘爪，当棘爪与棘齿接合时，能够限制供丝轮朝放出金属丝的反方向转动。
22.可选地，所述第一连接件和所述承力件之间连接有第二储能部件。
23.本实用新型还提供了一种油气井下脉冲放电机，包括上述任意一项所述的自动送丝装置。
24.本实用新型至少具有如下优点和有益效果：本实用新型中，通过金属丝爆炸产生的冲击力使承力件向下运动，并利用传动机构的传动使供丝轮转动，从而向主上电极和主下电极之间送出金属丝，再通过第一储能部件使承力件复位，如此反复，使供丝轮持续自动送丝，与现有技术相比，无需外部电器器件提供控制信号，也无需为供丝轮提供动力，实现了真正意义上的自动送丝。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
26.图1为本实用新型提供的一种自动送丝装置的结构示意图；
27.图2为实施例一中传动机构的结构示意图；
28.图3为实施例二中传动机构的结构示意图；
29.图4为实施例三中传动机构的结构示意图；
30.图5为实施例四中传动机构的结构示意图；
31.图标：1-主上电极，2-主下电极，3-供丝轮，301-棘齿，4-承力件，5-传动机构，501-转轮，502-棘爪，503-第一连接件，504-第二连接件，505-齿条，506-第一传动轴，507-齿轮，508-第二传动轴，509-连杆，510-第一带轮，511-第二带轮，512-传动带，6-第一储能部件，7-第二储能部件，8-副上电极，9-副下电极，10-外壳，11-上支撑件，12-下支撑件，13-导体，
14-固定支撑件，15-金属丝。
具体实施方式
32.实施例一
33.请参考图1，一种自动送丝装置，包括主上电极1和主下电极2，还包括供丝轮3、承力件4、传动机构5和第一储能部件6。
34.实际应用中，主上电极1安装在上支撑件11上，上支撑件11固定在外壳10上，容易理解的是，上支撑件11为绝缘体，即为绝缘材料制成，主下电极2安装在下支撑件12上，下支撑件12固定在外壳10上，下支撑件12一般由金属材料制成。主上电极1使用时通过导体13与油气井下脉冲放电机的电容器电性连接，电容器储存的能量能够通过主上电极1放出。
35.供丝轮3用于储存金属丝15，容易理解的是，金属丝15卷绕在供丝轮3上，金属丝15转动即可放出金属丝15，供丝轮3放出的金属丝15从主下电极2穿过并与主上电极1相抵，工作时金属丝15爆炸，承力件4设于主下电极2的侧下方，用于承受金属丝15爆炸产生向下的冲击力，即受力件承受冲击力后能够向下运动，传动机构5连接承力件4和供丝轮3，以将冲击力传递到供丝轮3，使供丝轮3转动从而放出金属丝15，储能部件设于承力件4的下方，用于使承力件4复位，即第一储能部件6能够使承力在向下运动后回复原位，以承受下一次金属丝15爆炸产生的冲击力。
36.也即是说，本实用新型通过金属丝15爆炸产生的冲击力使承力件4向下运动，并利用传动机构5的传动使供丝轮3转动，从而向主上电极1和主下电极2之间送出金属丝15，再通过第一储能部件6使承力件4复位，如此反复，使供丝轮3持续自动送丝，与现有技术相比，无需外部电器器件提供控制信号，也无需为供丝轮3提供动力，实现了真正意义上的自动送丝。
37.请参考图2，本实施例传动机构5包括转轮501、第一连接件503和第二连接件504。供丝轮3套设于转轮501的外部，供丝轮3的内壁沿圆周方向设有若干棘齿301，转轮501上设有棘爪502，当棘爪502与棘齿301接合时，能够限制供丝轮3朝放出金属丝15的反方向转动，也即是说通过设置的棘齿301和棘爪502，可使得供丝轮3只能朝一个方向(即放出金属丝15的方向)转动，而无法朝反向转动，但转轮501沿两个方向都能自由转动。此外，本领域技术人员应当知晓，棘爪502通过弹簧(或弹片)抵在棘齿301上，当转轮501带动棘爪502朝放出金属丝15的反方向转动时，弹簧(或弹片)被压缩，以便棘爪502能顺利够避让开棘齿301。
38.第一连接件503可沿竖直方向滑动且第一连接件503的顶端与承力件4连接，实际应用中，还可通过导向件(图未示)来限制第一连接件503的滑动方向，例如导向件固定设置并在导向件上设置滑孔，第一连接件503设置成杆状并穿设在导向件的滑孔中；又如导向件可以是固定设置的滑槽，第一连接件503嵌设在滑槽中且能自由滑动。本实施例第一连接件503与承力件4刚性连接，例如通过连杆509将第一连接件503和承力件4固定连接(例如焊接)成一个整体。第二连接件504的一端与第一连接件503的下端铰接，第二连接件504的另一端与转轮501铰接且铰接点偏离转轮501的回转中心，在承力件4受到金属丝15爆炸产生的冲击力时，从而通过第二连接件504拉动转轮501转动，转轮501上的棘齿301带动供丝轮3转动放出金属丝15。
39.第一储能部件6设置的承力件4的下方，具体地，承力件4下方设有固定支撑件14，
固定支撑件14可固定在下支撑件12上，第一储能部件6的下端与固定支撑件14固定连接，第一储能部件6的上端与承力件4固定连接。第一储能部件6的作用是使承力件4向下运动到极限位置后能够回到初始位置，以便承受下一次金属丝15爆炸产生的冲击力，值得说明的是，由于在棘齿301和棘爪502的作用下，在承力件4向上运动复位的过程中，只是转轮501转动而供丝轮3无法转动。
40.本实施例第一储能部件6为弹簧，容易理解的是，在本实用新型的其它实施例中，第一储能部件6也可以是能够压缩、伸长的橡胶，还可以是压缩空气，容易理解是，当第一储能部件6为压缩空气时，具体的设置方式如下，在承力件4的下方设置固定的活塞筒，承力件4的底部固定连接活塞杆，活塞杆的下端设有与活塞筒配合的活塞，承力件4向下运动时使活塞筒内空气压缩，当承力件4受到的爆炸冲击力消失后空气储存的内能使活塞杆上移，从而使承力件4复位。
41.本实施例还包括副上电极8和副下电极9，工作时副上电极8和副下电极9之间充满液体介质。副上电极8使用时也通过导体13与油气井下脉冲放电机的电容器电性连接，即电容器储存的能量也能通过副电极释放。值得说明的是，在供丝轮3正常放丝工作时，由于主上电极1和主下电极2之间有金属丝15，因此副上电极8和副下电极9被短路，电容器储存的能量从主上电极1释放；当主上电极1和主下电极2工作异常、金属丝15未能正常放出时，电容器储存的能量通过副上电极8释放，能量通过副上电极8和副下电极9之间的液体介质发生液电效应，液电效应产生的冲击力使承力件4向下运动。值得说明的是，通过设置的副上电极8和副下电极9能够在主上电极1和主下电极2出现异常无法正常送丝时，也能保证送丝装置能够运行，大大提高了送丝装置的可靠性。
42.本实施例副上电极8和副下电极9均呈圆锥状，使得放电位置聚焦一点，电场更强。
43.实施例二
44.请参考图3，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例第一连接件503与与承力件4之间通过第二储能部件7连接，本实施例第二储能部件7也为弹簧，与第一储能部件6一样，在本实用新型的其它实施例中，第二储能部件7也可以是橡胶或压缩空气。
45.实施例三
46.请参考图4，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例传动机构5的具体结构不同，本实施例传动机构5包括第一连接件503、第一传动轴506和第二传动轴508。第一连接件503可沿竖直方向滑动且第一连接件503的顶端与承力件4连接，本实施例第一连接件503与承力件4通过连杆509刚性连接成一个整体，第一连接件503的底端设有齿条505，第一传动轴506上设有与齿条505啮合的齿轮507，第二传动轴508通过传动组件与第一传动轴506连接，即通过传动组件使第一传动轴506转动时能够带动第二传动轴508上转动。
47.本实施例传动组件的方式为传动带512传动的方式，具体可在第一传动轴506上设置第一带轮510，第二传动轴508上设置第二带轮511，第一带轮510通过传动带512与第二带轮511连接。在本实用新型的其它实施例中，传动组件的方式也可为传动链传动方式，具体可在第一传动轴506上设置第一链轮，第二传动轴508上设置第二链轮，第一链轮通过传动链与第二链轮连接。
48.第二传动轴508上设有转轮501，供丝轮3套设于转轮501上，供丝轮3的内壁沿圆周方向设有若干棘齿301，转轮501上设有棘爪502，当棘爪502与棘齿301接合时，能够限制供
丝轮3朝放出金属丝15的反方向转动，与实施例同理地，设置的棘爪502与棘齿301，可在承力件4复位的过程中避免供丝轮3朝放出金属丝15的反方向转动。
49.实施例四
50.请参考图5，本实施例与实施例三的区别在于，本实施例第一连接件503与与承力件4之间通过第二储能部件7连接，本实施例第二储能部件7也为弹簧，与第一储能部件6一样，在本实用新型的其它实施例中，第二储能部件7也可以是橡胶或压缩空气。
51.实施例五
52.本实施例提供了一种自动送丝方法，应用于上述任意实施例所提供的自动送丝装置，包括以下步骤：
53.s1、油气井下脉冲放电机的电容器储存的能量通过主上电极1释放，金属丝15爆炸，金属丝15爆炸产生的冲击力使承力件4向下运动，容易理解的是，初始使用前将自动送丝装置通过导体13与油气井下脉冲放电机的电容器连接，使用时通过电缆送至拟处理的油气井下，电容器通过地面电源为其充电，大电容器储存到设定值后，即可触发开关将能量通过主上电极1释放。
54.s2、承力件4作用于传动机构5，通过传动机构5带动供丝轮3转动以放出金属丝15；
55.s3、承力件4在第一储能部件6的作用下复位以承受金属丝15下一次爆炸产生的冲击力，如此反复，即可实现自动送丝，当电容器储存的能量全部释放完(或金属丝15用完)后，将油气井下脉冲放电机及本送丝装置通过电缆提出地面，完成施工作用。
56.本实施例提供的自动送丝方法还通过副上电极8和副下电极9辅助送丝，当主上电极1和主下电极2工作使供丝轮3放出金属丝15时，副上电极8和副下电极9被金属丝15短路；当主上电极1和主下电极2工作异常、金属丝15未能正常放出时，电容器储存的能量通过副上电极8释放，能量通过副上电极8和副下电极9之间的液体介质发生液电效应，液电效应产生的冲击力使承力件4向下运动，值得说明的是本方法通过设置的副上电极8和副下电极9，能够在主上电极1和主下电极2出现异常无法正常送丝时，也能保证送丝装置能够运行，大大提高了送丝装置的可靠性。
57.实施例六
58.本实施例提供一种油气井下脉冲放电机，包括实施例一、实施例二、实施例三和实施例四任意一项提供的自动送丝装置，自动送丝装置通过导体13与油气井下脉冲放电机的电容器连接。
59.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。