[实用新型]一种高压电脉冲压裂试验台

说明书

本实用新型属于高压脉冲压裂试验台制备领域，尤其是一种高压电脉冲压裂试验台。包括高压脉冲电源、换能器、三轴压力室、监测系统以及注水泵；所述换能器固定在三轴压力室中，所述高压脉冲电源为所述换能器提供高压电脉冲，通过所述换能器将电容器储存的电能通过液电效应转化为机械能，形成冲击波，所述注水泵为换能器注水，所述监测系统监测换能器内的放电电极电压、电流以及水激波压力。解决现有装置体积过大、重量过重、效率低等不足，具有体积小、放电能力强、扩展性强、操作简单等优点。

技术领域

本实用新型属于高压脉冲压裂试验台制备领域，尤其是一种高压脉冲压裂试验台。

背景技术

页岩气作为非常规天然气资源的重要组成部分，拥有巨大可采的资源基础。美国页岩气已实现了规模效益开发，进而推动了美国能源独立，改变着世界能源格局。我国页岩气资源储量丰富，但页岩气开采仍面临一些难题，一方面页岩气具有低渗透、低孔隙的特点，主要以吸附态存在于页岩裂缝和孔隙的表面；另一方面，我国页岩气的勘察、抽采装备和技术较为落后。这些因素都严重制约了我国页岩气的开发利用。目前水力压裂法是用于页岩油增产的主要技术，但其存在明显的缺点，如消耗大量水资源，水中的化学物质可能污染地下水等。针对水力压裂法带来的问题，提出了一种节约水资源、操作性强、投入少、产出高、便于施工、对储层以及环境污染低的高压脉冲压裂技术。

高压脉冲压裂技术主要基于液电效应的工作原理，压裂装置的放电电极放在水中，产生强电场，电能在介质中以脉冲的形式迅速释放，电极间发生激烈的高压电弧放电，沿径向产生了能迅速传播的冲击波和脉动气泡，可在岩层上产生较强的剪切力。当冲击波的峰值压力高于岩层的断裂强度时，可在储层中造出一定规模的裂缝，疏通扩散通道，减少渗出阻力，从而达到提高抽采效率的目的。

国外最早开始研究高压脉冲压裂技术始于20世纪70年代，现这一技术已基本成型，投入实际生产使用，常用于注水井解堵，有时也应用于采油井增产。这一技术在我国仍处于起步阶段，虽在石油开采时已有实际应用，但在页岩气抽采领域仍处于试验阶段。目前清华大学等多所高校都开展了相应的基础研究，但研制的高压脉冲压裂设备技术指标与国外还有一定差距，尤其是单次脉冲能量和脉冲重复频率。目前国内只有“电工所2”单次脉冲能量可以达到20kJ，满足高压脉冲压裂技术对单次脉冲能量的要求，但该装置采用的是车载大功率电火花震源设计，缺点是体积过大、重量过重、效率很低。综合国内外研究现状，要将这一技术应用到实际的页岩气抽采当中，仍有很多问题需进一步研究解决，如高压脉冲放电特性的基础理论研究少、高压脉冲电源放电参数需要确定及优化；设备体积、重量不符合要求，需要小型化等。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种高压脉冲压裂试验台，解决现有装置体积过大、重量过重、效率低等不足，具有体积小、放电能力强、扩展性强、操作简单等优点。

本实用新型是这样实现的，

一种高压电脉冲压裂试验台，包括高压脉冲电源、换能器、三轴压力室、监测系统以及注水泵；所述换能器固定在三轴压力室中，所述高压脉冲电源为所述换能器提供高压电脉冲，通过所述换能器将电容器储存的电能通过液电效应转化为机械能，形成冲击波，所述注水泵为换能器注水，所述监测系统监测换能器内的放电电极电压、电流以及水激波压力。

进一步地，所述高压脉冲电源包括充电电源、脉冲形成电路和控制系统，通过充电电源为脉冲形成电路提供电能，所述充电电源以及所述脉冲形成电路均由控制系统控制。

进一步地，所述换能器包括水槽、水介质和放电电极，水槽中装满水介质，放电电极放置在水槽的水介质中，以尖对尖的形式同轴固定放置。

进一步地，所述水槽具有密封盖，密封盖上设置多个钢管，所述高压脉冲电源通过钢管与换能器的放电电极连接；注水泵通过钢管与水槽上的注水孔连接。

进一步地，放电电极通过固定器固定在密封盖上，放电电极选用两根圆形平面、直径Φ10mm的铜柱，放电距离为5mm。