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油井被开发一段时间后,泥浆颗粒或有机污垢等杂质将孔隙通道堵塞,使油层渗透率减小,产液量及注入量降低,严重制约了油田开发利用率。传统的强酸、炸药、压力等解堵方法对环境危害较大。基于高功率脉冲技术原理的低频脉冲强冲击波技术可以部分替代原有解堵方法。该技术利用液电效应,将电能转换为冲击波机械能,通过多次重复作用对井下储层解堵作业。因油井尺寸、井下高压高温环境和井用电缆规格等因素的限制,井下电脉冲解堵装置的设计受到很多条件的约束。本文详细研究了充放电过程及其关键技术,结合现有条件,设计了一台25kV/40mA,储能5kJ的油井解堵用冲击放电装置。全文主要工作如下:(1)通过对等离子放电通道的物理过程仿真研究,结合设备工作环境,确定了冲击放电设备的电气性能、使用环境要求。(2)设计了设备充电主电路图。对LC谐振恒流充电电路进行了详细分析、仿真,选用开关频率小于谐振频率一半的软开关方案;对该电路进行仿真,达到了用时10s,将16μF的储能电容器,从0kV“等台阶”恒流充电到25kV的设计要求。(3)设计了高频变压器。选取TDK公司的N27PM87/70型磁芯;单个变压器直径87mm,高70mm,变比459:5000;采用级联的方案将500V,2000Hz的方波升压整流至25kV,0.06A的直流电源,为电容器充电。(4)设计了耐压30kV,15.9μF的聚苯硫醚薄膜电容器,直径80mm,长约3.5m。(5)设计了“柱-柱”放电电极与旋转抛物面共同配合使用的换能装置。从放电通道产生的物理过程出发,得出合理的电气需求,设计了实现电路,并对电路各模块进行分析和仿真。对标准器件进行选型,设计了适合本设备的非标器件,重点设计了高频变压器、电容器、放电电极与聚能罩等关键部件。最终设计了一台能够满足要求的油井解堵冲击放电设备,该设备充电源输出25kV/40mA恒流直流,单次放电5kJ,井下设备长约5.5m,直径114mm,作业深度3km。本文研制的设备单次释放能量较高,对设备的各项关键技术进行了详细理论分析与仿真设计,独立设计了电极与聚能罩结构。