Електродна система пристрою для електрогідравлічної дії на пласт

Електродна система пристрою для електрогідравлічної дії на пласт, що містить розміщений в рідкому робочому середовищі циліндричний позитивний електрод, концентрично встановлений відносно нього негативний електрод, що є корпусом пристрою, та прохідний і опорний ізолятори, що розділяють електроди, яка відрізняється тим, що вона оснащена проміжним електродом, виконаним у вигляді диска з гострою кромкою, закріпленого горизонтально на опорному ізоляторі та ізольованого зверху, а опорний ізолятор встановлений з можливістю осьового переміщення і має всередині порожнину, заповнену діелектриком, в якій розташована котушка, що намотана на феромагнітне осердя, верхній кінець якої з’єднаний з проміжним електродом, а нижній - з негативним електродом. (19) (21) a200802640 (22) 29.02.2008 (24) 10.11.2009 (46) 10.11.2009, Бюл.№ 21, 2009 р. (72) КУРАШКО ЮРІЙ ІВАНОВИЧ, ХВОЩАН ОЛЕГ ВІЛЬЯМОВИЧ, ЛИТВИНОВ ВІТАЛІЙ ВАЛЕРІЙОВИЧ (73) ІНСТИТУТ ІМПУЛЬСНИХ ПРОЦЕСІВ І ТЕХНОЛОГІЙ НАН УКРАЇНИ (56) UA 18912 C2, 25.12.1997 US 4345650, 24.08.1982 UA 57976 A, 15.07.2003 UA 55532 C2, 15.04.2003 UA 54532 C2, 17.03.2003 RU 2208142, 10.07.2003 RU 2208145, 10.07.2003 3 чатку активної стадії розряду, В; C - ємність накопичувача, Ф; L - індуктивність розрядного кола, Гн, і при параметрах пристрою для електрогідравлічної дії на пласт має бути в 1,5-2 рази більшою. Крім того, використання еластичної мембрани з метою відокремлення зовнішнього середовища від робочої рідини зменшує амплітуду хвилі тиску, що виникає при електрогідравлічному ефекті. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення електродної системи пристрою для електрогідравлічної дії на пласт, в якій введення нових конструктивних елементів дозволить досягти збільшення міжелектродного проміжку до оптимальної величини й за рахунок цього досягти найбільшого значення гідродинамічного тиску на ближню зону пласта, що створюється парогазовою порожниною, яка виникає внаслідок електричного розряду. Суть винаходу полягає в тому, що електродна система пристрою для електрогідравлічної дії на пласт, що містить розміщений в рідкому робочому середовищі циліндричний позитивний електрод, концентрично встановлений відносно нього негативний електрод, який є корпусом пристрою, та прохідний і опорний ізолятори, що розділяють електроди, згідно з винаходом, вона оснащена проміжним електродом, виконаним у вигляді диска з гострою кромкою, закріпленого горизонтально на опорному ізоляторі та ізольованого зверху, а опорний ізолятор встановлений з можливістю осьового переміщення і має всередині порожнину, заповнену діелектриком, в якій розташована котушка, що намотана на феромагнітне осердя, верхній кінець якої з'єднаний з проміжним електродом, а нижній - з негативним електродом. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між істотними ознаками винаходу, що заявляється, і технічним результатом, слід відзначити таке: Ознака: «електродна система пристрою для електрогідравлічної дії на пласт оснащена проміжним електродом, виконаним у вигляді диска з гострою кромкою, закріпленого горизонтально на опорному ізоляторі та ізольованого зверху» дозволяє розбити міжелектродний проміжок на два розрядних проміжки і тим самим підтримувати його довжину на оптимальному рівні для рідин, що заповнюють свердловини, при різних величинах напруги та ємності накопичувача. Крім того, гостра кромка проміжного електрода дозволяє досягти високої напруженості електричного поля (~(37)⋅108В/м), що призводить до пробою розрядного проміжку між проміжним дисковим електродом з гострою кромкою та ребром негативного електрода при малому значенні передпробивних втрат енергії. Ознака: «опорний ізолятор встановлений з можливістю осьового переміщення і має всередині порожнину, заповнену діелектриком, в якій розташована котушка, що намотана на феромагнітне осердя, верхній кінець якої з'єднаний з проміжним електродом, а нижній - з негативним електродом» дозволяє за рахунок значної індуктивності котушки після пробою розрядного проміжку між позитивним та проміжним електродами прикласти напругу накопичувача до проміжку між проміжним дисковим 88718 4 електродом з гострою кромкою та ребром негативного електрода з його наступним пробоєм та виділенням енергії в електродній системі з оптимальною довжиною каналу розряду. Суть винаходу пояснюється графічними матеріалами, де на Фіг.1 показано поздовжній розріз електродної системи пристрою для електрогідравлічної дії на пласт, на Фіг.2 - електрична схема розрядного кола пристрою, а на Фіг.3 - типові осцилограми розрядних струму і напруги. Електродна система пристрою для електрогідравлічної дії на пласт містить розміщений по осі пристрою циліндричний позитивний електрод 1 та встановлений концентрично відносно нього циліндричний негативний електрод 2, що є корпусом пристрою. Позитивний електрод 1 відокремлений від негативного електрода 2 прохідним ізолятором 3 та розміщеним у нижній частині корпуса з можливістю осьового переміщення опорним ізолятором 4. Електродна система пристрою для електрогідравлічної дії на пласт оснащена проміжним електродом 5, виконаним у вигляді диска з гострою кромкою, розміщеним горизонтально на відстані міжелектродного проміжку Ii від позитивного електрода 1 та на відстані міжелектродного проміжку I2 від стінки корпусу пристрою - негативного електрода 2. Проміжний електрод 5 зверху має ізоляцію, наприклад ізоляційну пластину 6, і закріплений на опорному ізоляторі 4 болтом 7. Всередині опорний ізолятор 4 має порожнину 8, заповнену рідким або твердим діелектриком, в якій розташоване феромагнітне осердя 9, на яке намотана котушка 10. Феромагнітне осердя 9 з котушкою 10 механічно зафіксовані всередині порожнини 8 за допомогою гумової шайби 11 і гайки 12. Верхній кінець котушки 10 з'єднаний з проміжним електродом 5 за допомогою гнучкого провідника 13, а нижній кінець - з негативним електродом 2 за допомогою гнучкого провідника 14, металевих болта 15 та шайби 16. Для контрення металевого болта 15 використаний металевий дріт 17. Корпус заглибного свердловинного пристрою 2 в районі міжелектродних проміжків I1 і I2 має ребра 18 та вікна 19. Внутрішня порожнина електродної системи заповнена робочою рідиною свердловини (на кресленні не показано). Електродна система є елементом розрядного кола генератора імпульсних струмів (на кресленні не показано), який входить до пристрою для електрогідравлічної дії на пласт. Електрична схема розрядного кола пристрою для електрогідравлічної дії на пласт (Фіг.2) містить накопичувач 20, розрядник 21, електродну систему 22 з міжелектродними проміжками I1 і I2, індуктивність розрядного кола 23 без урахування індуктивності котушки 10 (Фіг.1), індуктивність котушки 24. Електродна система пристрою для електрогідравлічної дії на пласт працює таким чином. При досягненні номінальної напруги заряду накопичувача 20 (Фіг.2) спрацьовує розрядник 21 і напруга поступає на електродну систему 22 (нульовий момент часу на типових осцилограмах 5 Фіг.3). Внаслідок малої величини міжелектродного проміжку l1, що регулюється залежно від електричних характеристик середовища за рахунок осьового переміщення опорного ізолятора 4 (Фіг.1), поблизу від закінчення позитивного електрода 1 виникає висока напруженість електричного поля (~108В/м), що призводить до швидкого пробою міжелектродного проміжку I1 (момент часу t1 на типових осцилограмах Фіг.3) при малих втратах енергії на формування каналу розряду. Враховуючи малу величину міжелектродного проміжку I1 і, відповідно, мале значення його опору, протягом проміжку часу t1-t2 величина розрядного струму І має обернену пропорційність від L1 + L 2 , де L - індуктив1 C ність розрядного кола 23 без урахування індуктивності котушки 24, Гн; L2 - індуктивність котушки 24, Гн; C - ємність накопичувача 20, Ф; причому L 2 ≥ 10⋅L1. Внаслідок малого опору міжелектродного проміжку I1 між проміжним дисковим електродом 5 з гострою кромкою (Фіг.1) та ребром 18 негативного електрода 2 виникає напруга, що дорівнює 90-95% від номінальної напруги заряду хвильового опору кола 88718 6 накопичувача, а висока напруженість електричного поля на гострій кромці (~(3-7)⋅108В/м) призводить до пробою міжелектродного проміжку I2 (момент часу t2 на типових осцилограмах Фіг.3). В результаті активний опір розрядного кола дорівнює сумі опорів I1 та I2, яка визначається загальною довжиною l1+l2 (Фіг.1), котушка 10 шунтується, що дозволяє досягнути оптимального співвідношення між активним та хвильовим опорами і, тим самим, синусоїдального розряду з виділенням 80% накопиченої енергії в міжелектродному проміжку l1+l2 за перший півперіод розрядного току. В той же час, втрати на формування пробою I1 та I2 мінімальні за рахунок високої напруженості поля на електродах. Таким чином, запропонована електродна система пристрою для електрогідравлічної дії на пласт дозволить досягти збільшення міжелектродного проміжку до оптимальної величини й за рахунок цього досягти найбільшого значення гідродинамічного тиску на ближню зону пласта, що створюється парогазовою порожниною, яка виникає внаслідок електричного розряду. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 88718 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601