深井电脉冲压裂装置研制

研制了一种用于油气藏增产增注的深井电脉冲压裂装置。装置通过馈电电缆下放至2 000 m到3 000米m的深井中进行工作。考虑到馈电电缆耐压和分布参数的影响,高压充电电源采用两级升压,工作频率为1 kHz;储能元件采用同轴型高储能密度脉冲电容器总储能为5 kJ(25 kV)。通过测试得到工作电压22 kV时放电电流约为30 kA。初步实验表明,研制的深井电脉冲压裂装置在额定电压下可以连续稳定工作2 000次以上。     

高压脉冲放电震源及其放电特性

为探究不同条件下的放电特性,介绍了脉冲放电震源的原理和发展,以及一种既可实现电弧放电又可实现电晕放电的脉冲放电震源。实验平台由脉冲震源系统、电压电流测量单元、数字示波器、地震探测系统组成。在此基础上,进行了不同电压、不同电极间距条件下、不同激发位置条件下的电弧放电与电晕放电实验,观察了放电通道电阻和放电功率在时间域的变化趋势。通过地震探测系统检测了不同条件下电弧放电与电晕放电的地震波强度。通过分析发现:在电晕放电后期,电流很小,电容依然有k V级的电压,此电压通过迅速增大的等离子通道电阻而缓慢释放;电弧放电存在着明显的预击穿时间,电压越高,预击穿时间越短,反之越长,但具有随机性。     

180kW全固态高压脉冲调制器的设计

为克服以真空电子管作为脉冲开关的传统调制器的缺点,介绍了一种以半导体器件作为脉冲开关的全固态高压脉冲调制器的设计工作。该调制器用于取代传统调制器来驱动速调管,输出脉冲功率180 kW(15 kV,12A)。分析了它的串联开关拓扑结构后讨论了开关器件的工艺和参数选择、均压网络对系统暂态和稳态能量的控制I、GBT驱动电路高压隔离与精确同步的解决方案以及系统控制策略的实现等关键技术。还开展了模拟打火条件下的快速过流保护试验并给出了试验波形。利用SABER软件对调制器电路的仿真和与实际测试波形的对比结果证明:这种固态调制器能够可靠工作。     

单通道电火花震源及其放电实验研究

本文介绍了一套单通道电火花震源系统,主要包括充电和放电两个单元。同时搭建了一个实验平台,由充电机、电火花震源、数字示波器、高压探头和罗氏线圈电流传感器等组成。在此基础上进行实验研究与总结,通过采用本文所述的单通道电火花震源进行放电实验,在不同电极材料、电压和电极间距条件下,对水中等离子体的电特性进行了分析。使用ORIGIN数据分析软件观察了等离子通道的电阻和放电功率在时间域的变化趋势。通过比较总结,得出了放电电流、放电电阻和放电效率等与控制条件之间的关系规律。本文所提及的系列实验为自封闭电极腔等离子体震源的设计提供了参考。