Електродна система пристрою для електрогідравлічної дії на пласт

Электродная система устройства для электрогидравлического воздействия на пласт, содержащая размещенный в жид кой рабочей среде цилиндрический положительный электрод, концентрично установленный относительно него отрицательный электрод и разделяющий электроды изолятор, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что на наружную поверхность положительного электрода нанесено диэлектрическое покрытие, на наружной поверхности которого выполнены спиральная канавка глубиной 0,5-0,55 от толщины диэлектрического покрытия и сквозной канал в виде прорези вдоль канавки, расположенной от одного из концов канавки на расстоянии 0,3-0,7 ее длины, а жидкость рабочей среды имеет электропроводность (2,5-5) • Ю-2 см/м. Изобретение относится преимущественно к нефтедобывающей промышленности, в частности, к погружным электрогидравлическим устройствам, используемым при возбуждении скважин, и может быть использовано для осуществления электроразрядных технологий при повышенном гидростатическом давлении. Известна электродная система, содержащая стержень токопровода, в котором выполнено глухое отверстие, заполненное диэлектриком [1]. На границе диэлектрик-металл происходит искажение электрического поля, что приводит к инициированию пробоя. По мере осуществления разрядов происходит эрозия металлического стержня и одновременное разрушение диэлектрика. Прототипом изобретения является электродная система устройства для электрогидравлического воздействия на пласт, содержащая размещенный в жидкой рабочей среде цилиндрический положительный электрод, концентрично установленный относительно него отрицательный электрод и разделяющий электроды изолятор [2]. При этом инициирование разрядной искры осуществляется за счет повышения напряженности поля на одном из электродов при повышении зарядного напряжения конденсаторов. Однако допустимый уровень увеличения напряжения ограничен радиальным размером изолятора, разделяющего электроды. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования электродной системы устройства для электрогидрав С 00 О 18912 лического воздействия на пласт, в котором обеспечиваются условия для стабильного и надежного воспроизведения следующих друг за другом разрядов и за счет этого получают ресурсное число импульсов, необходимое для осуществления, как минимум, одной спускоподъемной операции. Сущностью изобретения является повышение локальной напряженности поля на поверхности электрода. Для этого в электродной системе, содержащей положительный и отрицательный электроды, согласно изобретению, на наружную поверхность положительного электрода нанесено диэлектрическое покрытие, на поверхности которого выполнены спиральная канавка глубиной 0,5-0,55 от толщины диэлектрического покрытия, и сквозной канал в виде прорези вдоль канавки, расположенной от одного из концов канавки на расстоянии 0,3-0,7 длины канавки. Рабочей средой электродной системы, согласно изобретению, является жидкость с электропроводностью (2,5-5)х хЮ 2 См/м. Условия инициирования за счет локального увеличения напряженности создаются' в одном из концов сквозной прорези диэлектрика. Воспроизведение условий инициирования пробоя осуществляется при каждом последующем разряде в процессе постепенного разрушения диэлектрика вдоль спиральной канавки. За счет оптимального выбора глубины канавки 0,5-0,55 от толщины покрытия, исключается непрогнозируемое межвитковое разрушение диэлектрика. Выполнение сквозного канала в диэлектрике в виде прорези также исключает появление инициирующих трещин, направленных поперек витков спиральной канавки, что также исключает межвитковое разрушение диэлектрика. Размещение прорези в центральной части электрода на расстоянии 0,3-0,7 длины канавки способствует появлению в процессе работы электрода разнонаправленных закручивающих усилий, взаимно компенсирующих друг друга, что также исключает непрогнозируемое разрушение диэлектрика. Совокупность этих признаков приводит к увеличению ресурсного числа импульсов электродной системы. Выбор рабочей среды для электродной системы с электропроводностью (2,5-5) х х 10 2 См/м обусловлен необходимостью создания условий стабильного зажигания разряда при высоком гидростатическом давлении при минимальных потерях энергии на стадии предпробоя, что также приводит к получению необходимого ресурсного числа импульсов. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На чертеже показана электродная система, разрез. Электродная система содержит электрод-анод 1 цилиндрической формы, на который плотно насажена диэлектрическая трубка 2 с прорезанной на глубину 0,5-0,55 от толщины трубки спиральной канавкой 3 на расстоянии 0,3-0,7 длины канавки и вдоль ее направления выполнена сквозная прорезь 4, являющаяся инициатором первого пробоя. Коаксиально с анодом 1 расположен корпус 5 с окнами, являющийся электродом-катодом. Образующая корпуса в зоне окон выполнена из эластичной мембраны 6. Анод 1 и катод 5 разделены изоляторами: проходным 7 и упорным 8. Полость 9, ограниченная эластичной мембраной 6, заполнена водой с электропроводностью (2,5-5) • 10' 2 См/м. В нижней части полости 9 расположено отверстие 10 для ее заполнения рабочей жидкостью, а в верхней - газоспускной клапан (не показан). Электродная система работает следующим образом. Через заливное отверстие 9 объем полости, ограниченный эластичной мембраной 6, заполняется рабочей жидкостью с электропроводностью в диапазоне (2,55) • 10 2 См/м. При электропроводности меньше 2,5-10' 2 См/м и повышенном гидростатическом давлении не происходит зажигания разряда и, соответственно, не наблюдается пробой разрядного промежутка, что приводит к нестабильности работы электродной системы. При электропроводности больше 5,0 • 10 2 См/м меняется структура лидеров, прорастающих в проводящей среде, увеличиваются предпробивные потери энергии, что приводит к снижению эффективности работы устройства. При подаче высокого напряжения на электрод 1 в области одного из концов инициирующей сквозной прорези 4 развивается высоковольтный пробой в направлении отрицательного электрода 5. Последующие пробои развиваются последовательно и равновероятно из обоих концов сквозной прорези вдоль спиралевидной канавки. При этом разнонаправленные закручивающие усилия, воздействующие на диэлектрик в результате отдачи от ударов, возникающей как следствие пробоев, компенсируются, и не наблюдается разрушения диэлектрика между витками спиральной канавки. При создании в полости 9 избыточного давления газа, выделяющегося по мере наработки ресурсного числа импульсов, срабатывает газоспускной клапан, и газ отводится во внешнюю среду. 18912 1 иУпорядник Техред М. Келемеш Коректор О. Обручар Замовлення 544 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101