[发明专利]液相放电激波钻井装置

说明书

本发明公开了一种液相放电激波钻井装置，其包括：设有流体入口段和流体出口段的壳体，壳体内设置有液电脉冲发生器；液电脉冲发生器包括中空的本体，本体的中部形成有中心流道，上部形成有导流口，下部形成有流体出口，第一电极和第二电极，两个电极之间形成有电极间隙，电极间隙的中点位于所述中心流道的正下方；流体出口处形成有旋转抛物空腔，旋转抛物空腔的截面形成有旋转抛物空腔截面抛物线，以抛物线顶点为原点，壳体的中心轴线为y轴，垂直于壳体的中心轴线作x轴，抛物线方程为y＝ax²，a为常数。本发明能够辅助破岩，节约钻井成本。

技术领域

本发明涉及钻井辅助设备技术领域，尤其涉及一种液相放电激波钻井装置。

背景技术

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

钻采工艺技术面对的对象是井下系统(从井筒到地层)，这种对象的特点是井眼小，地层深，井下条件复杂，而且可视性差，只有井下钻采工具才能最接近工作的对象。因此，要想用新的钻采工艺技术对井下系统进行精细作业，只有依靠井下钻采工具。

发展先进的钻采工艺技术的需求，引发了新的井下钻采工具的产生；而新的钻采工艺技术的实施，也必须依靠性能优良、工作可靠的井下钻采工具。而且后者的创新又将反过来进一步促进钻采工艺技术的变革。

传统钻井方式在钻井过程中能量传输、转换、分配和利用一直存在着效率低等问题。虽然旋转冲击钻井、井下增压钻井均可以不同程度的提高机械钻速，但由于其寿命及稳定性差，所以一直未能在现场大规模使用。脉冲射流辅助钻井技术在现场取得了一定的效果但因其寿命较短，因而也存在一定的局限性。

发明内容

为了克服现有技术中的至少一个缺陷，本发明提供了一种液相放电激波钻井装置，能够在钻柱内产生脉动压力，使钻头喷嘴出口产生脉动压力流，以波动压力的方式冲击井底，改善井底流场及岩石受力状况，减少“压持效应”，辅助破岩提高机械钻速，节约钻井成本。

本申请实施方式公开了一种液相放电激波钻井装置，该钻井装置包括：壳体，所述壳体呈中空的柱体，具有相背对的第一端和第二端，在靠近所述第一端处设有流体入口段，在靠近所述第二端处设有流体出口段，所述流体入口段至所述流体出口段之间设置有液电脉冲发生器；所述液电脉冲发生器包括中空的本体，所述本体的中部形成有中心流道，所述本体的上部形成有将所述中心流道与所述流体入口段相连通的导流口，所述本体的下部形成有将所述中心流道与所述流体出口段相连通的流体出口，与电脉冲供电装置电性连通的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极之间形成有电极间隙，所述电极间隙的中点位于所述中心流道的正下方；所述流体出口处形成有旋转抛物空腔，所述旋转抛物空腔的截面形成有旋转抛物空腔截面抛物线，以所述抛物线顶点为原点，所述壳体的中心轴线为y轴，垂直于所述壳体的中心轴线作x轴，所述抛物线方程为y＝ax²，其中，a为常数。

在一个优选的实施方式中，根据所述液电脉冲发生器的实际作业工况以及所需的放电能量，确定激波的作用范围和作业距离，根据所述激波的作用范围和作用距离，设置所述旋转抛物空腔的开口直径。

在一个优选的实施方式中，所述液电脉冲发生器的直径为已知量，通过设定抛物线的开口系数a，确定所述旋转抛物空腔的最大开口直径。

在一个优选的实施方式中，所述液电脉冲发生器的中心轴线与所述壳体的中心轴线重合。

在一个优选的实施方式中，所述第一电极和所述第二电极分别连接不同的电缆，所述第一电极和第二电极的末端在沿着平行于所述x轴方向相对设置。

在一个优选的实施方式中，所述本体中设置有用于穿设所述第一电极和所述第二电极的贯通孔，除了所述第一电极和第二电极的末端位置，所述第一电极和第二电极的外部设置有绝缘层，所述第一电极和第二电极通过电缆连接头与所述电缆相连接。