Совершенствование техники генерирования высоковольтных импульсов для электроимпульсного бурения скважин большого диаметра

Аннотация к заявке:

Целевое назначение работ по проекту связано с разработкой принципиально новой техники электроимпульсного бурения скважин большого диаметра для освоения нефтяных и газовых месторождений, для термальной энергетики, для сооружения свайных оснований для жилых и технических объектов на мерзлом грунте и в зоне селевых потоков, для захоронения ядерных отходов. Предметом исследования в проекте являются вопросы создания техники генерирования высоковольтных импульсов по схеме импульсного трансформирования в скважинном исполнении с расположением непостредственно в призабойной зоне бурения. Технические решения по совершенствованию элементной базы генераторного комплекса (зарядное устройство, емкостные накопители энергии, импульсный трансформатор, коммутаторы) обосновываются с учетом диаметра скважины и технологической схемы бурения. Электрические параметры схемы генерирования импульсов обосновываются двухуровневой оптимизацией, предусматривающей разделение функций электрического пробоя горной породы и ее разрушения. В этом случае параметры импульсного трансформатора оптимизируются по критерию максимума передачи энергии из первичного контура импульсного трансформатора во вторичный, а величина передаваемой энергии ограничивается уровнем, необходимым лишь для формирования электрического пробоя горной породы; энергия для разрушения породы обеспечивается дополнительным емкостным накопителем энергии, уровень и режим выделения которой формируется в соответствии с величиной разрядного промежутка и физико-механическими свойствами горной породы. Импульсный трансформатор и дополнительный емкостным накопитель энергии в совокупности с элементами синхронизации срабатывания образуют двухконтурную схему с накопителями энергии, отличающимися уровнями энергии и напряжения. Формирование структуры и параметров генераторного комплекса исходит из использования для бурения экологически чистых буровых растворов на основе диэлектрических жидкостей, что не только решает экологические проблемы бурения, но и упрощает электротехническое обеспечение технологии.

Аннотация к отчету:

В ходе выполнения проекта РФФИ-ГФЕН 16-58-53041 были проведены следующие работы: 1. Проведен анализ опыта разработки электротехнических средств электроимпульсного способа разрушения геоматериалов и патентные исследования, включая а) генератор высоковольтных импульсов по схеме линейного импульсного трансформатора, б) генератор высоковольтных импульсов по схеме магнитно-тиристорного генератора (патент RU 2315421) в) по схеме магнитного сжатия. 2. Реализованы технические решения для генерирования высоковольтных импульсов по схеме импульсного трансформирования, позволяющего существенно улучшить массо-габаритные характеристики генератора импульсов. 3. Испытаны схемные решения позволяющие реализовать режим электроимпульсного разрушения с использованием двух импульсных источников энергии в которых первый источник по схеме импульсного трансформирования обеспечивает электрический пробой породы и формирование в твердом теле/горной породе канала разряда, а энергия второго источника, выделяющееся на созданный канал разряда с более низким уровнем напряжения обеспечивает формирование в твердом теле силовых полей, приводящих к разрушению породы. 4. Выполнены оптимизационные исследования электроимпульсного разрушения в комбинированной схеме генератора импульсов с двумя источниками разного уровня напряжения и энергии с использованием трехэлектродного разрядника, развязки с помощью импульсного трансформатора и магнитных ключей. В этом случае с большей энергетической эффективностью показана возможность независимо оптимизировать формирование импульса напряжения на нагрузке для эффективного пробоя (с максимальной вероятностью и глубиной внедрения) и режим энерговклада в канал разряда после пробоя, обеспечивая максимальный разрушающий эффект и энергетическую эффективность процесса электроимпульсного разрушения в целом. 5. Изготовлены элементные блоки в герметичных корпусах с размерами, допускающими их размещение в трубе предназначенные для макета генераторного блока в скважинном исполнении диаметром 400-500 мм. Предложен вариант компоновочной схемы скважинного погружного генератора высоковольтных импульсов (ПГВВИ). Предложенные решения могут быть использованы для разработки опытных образцов электротехнической элементной базы для генерирования высоковольтных импульсов в установках электроимпульсного бурения скважин большого диаметра.

• Конкурсы и программы РФФИ
• Поиск по проектам и заявкам
• Конкурсная документация
• Экспертные процедуры
• Финансирование проектов