Электродная система скважинного электрогидравлического устройства

Полезная модель относится к горной и нефтедобывающей промышленности и может быть использована в скважинных электрогидравлических аппаратах, предназначенных для повышения дебита нефтяных и газовых скважин и ведения сейсморазведки.
Известна электродная система электрогидроимпульсного скважинного устройства (см. а.с. СССР №1457489, МПК5 Е21В 43/24, заявл. 27.02.87, опубл. 07.10.91 в БИ №37), содержащая положительный и отрицательный электроды, установленные соосно друг против друга в металлическом корпусе с окнами. Положительный электрод вместе с токоподводом изолирован от корпуса. Окна расположены по всему периметру корпуса напротив межэлектродного промежутка. Внутренняя полость корпуса заполнена диэлектрической жидкостью.
Недостатками известной электродной системы является низкая стойкость электродной системы к воздействию статических и импульсных гидродинамических давлений и относительно небольшой ресурс работы.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является электродная система скважинного электрогидравлического устройства (см. патент РФ №2317413, МПК Е21В 43/24, опубл. 20.02.2008, бюл. №5, авторы Картелев А.Я., Сидоров А.А.), содержащая положительный и отрицательный электроды, размещенные соосно друг против друга в металлическом корпусе с окнами, расположенными напротив межэлектродного промежутка, центральный токоподвод к положительному электроду, при этом отрицательный электрод соединен с корпусом, положительный электрод выполнен в форме конуса, направленного вершиной к отрицательному электроду, положительный электрод и центральный токоподвод изолированы от корпуса.
Недостатком прототипа является невысокая эффективность системы. Для надежного развития искрового электрического разряда требуется достаточно большая напряженность электрического поля в межэлектродном пространстве. В условиях нефтедобывающей скважины необходимую напряженность можно достичь при расстоянии между электродами около 15-20 мм. А для повышения эффективности требуется увеличить расстояния между электродами, так как передача энергии от искрового канала в окружающую его среду осуществляется через поверхность этого канала.
При создании данной полезной модели решалась задача повышения эффективности работы электродной системы в скважине путем установки небольшого исходного межэлектродного расстояния и перемещения одного из электродов в процессе развития искрового электрического разряда.
Поставленная задача решалась заявляемой электродной системой скважинного электрогидравлического устройства, содержащей положительный и отрицательный электроды, размещенные соосно друг против друга в металлическом корпусе с окнами, расположенными напротив межэлектродного промежутка, изолятор положительного электрода, причем отрицательный электрод электрически соединен с крышкой корпуса, а положительный электрод снабжен коническим наконечником, вершина которого направлена к отрицательному электроду, в которой верхний торец отрицательного электрода имеет увеличенный диаметр и плоскую или вогнутую поверхность, конический наконечник имеет резьбовое соединение с положительным электродом, в корпус установлена пластина, в которой отрицательный электрод может перемещаться в осевом направлении, на нижнем торце отрицательного электрода выполнен упор, а между упором и крышкой помещена пружина
Заявляемая электродная система скважинного электрогидравлического устройства представлена на фиг. 1.
Устройство содержит положительный электрод 1 и отрицательный электрод 2, установленные соосно друг против друга в металлическом корпусе 3 с окнами 4. Верхний торец отрицательного электрода 2 имеет увеличенный диаметр и плоскую или вогнутую поверхность. В положительный электрод 1 ввинчен резьбовой конический наконечник 5, направленный вершиной к отрицательному электроду 2. Положительный электрод 1 изолирован от металлического корпуса 3 с помощью изолятора 12 и соединен с токоподводом 6, который соединяется с одним из электродов разрядника 14, через который высокое электрическое напряжение от накопительного конденсатора 11 поступает на положительный электрод 1. Корпус 3 закрыт крышкой 8. В корпус 3 ввинчена пластина 9, в которой может перемещаться отрицательный электрод 2 в осевом направлении. Отрицательный электрод 2 через пластину 9, корпус 3 и второй токоподвод 13 электрически соединяется с вторым выводом накопительного конденсатора 11. На нижний торец отрицательного электрода 2 навинчен упор 10. Между упором 10 и крышкой 8 помещена пружина 7.
При работе заявляемой электродной системы в составе скважинного электрогидравлического устройства электрический разряд развивается с вершины конуса - наконечника 5 положительного электрода 1 на противолежащий отрицательный электрод 2. В исходном состоянии отрицательный электрод 2 поджат пружиной 7 до соприкосновения упора 10 с пластиной 9. Начальное расстояние между положительным и отрицательным электродами устанавливается с помощью конического наконечник 5 таким, чтобы обеспечить напряженность электрического поля, необходимую для формирования искрового разряда. При зажигании искрового электрического разряда образуется ударная волна, которая сместит отрицательный электрод 2 и тем самым увеличит поверхность искрового канала и улучшит условия передачи энергии электрического разряда в окружающую среду.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет повысить эффективность работы в скважине, в том числе и за счет увеличения ресурса электродной системы.