等離子體電脈沖鉆井破巖機理的電擊穿實驗與數值模擬方法

作者：祝效華,羅云旭,劉偉吉,高銳,賈玉丹,劉呈君

摘要：等離子體電脈沖鉆井技術為一種高效破巖鉆井技術。對4種巖石在80 kV固定輸出電壓、重頻率為2.5 Hz下進行了電脈沖擊穿實驗。實驗發現,電脈沖破碎結果中存在貫穿破碎和未貫穿破碎2種狀貌,并針對產生這兩種狀貌的原因進行了分析。從電擊穿角度明確了單次脈沖破巖效率的評價指標——能量轉換效率η_e,并提出了一種新的巖石介質擊穿模型——概率發展模型(PDM),借助PDM和簡化的電擊穿電路研究了單脈沖擊穿時電路結構參數對破巖能耗分配的影響規律。基于電脈沖擊穿實驗參數和PDM生成的等離子體通道軌跡提出了等離子體電脈沖鉆井破巖機理研究的數值模擬方法,利用該數值模擬方法研究了在地層壓力為0~30 MPa下、直徑為41 mm的電極鉆具在加載峰值電壓為60 kV時的破巖規律。

發文機構：西南石油大學機電工程學院 新奧科技發展有限公司（新奧能源研究院） 中國石油西南油氣田公司工程技術研究院

關鍵詞：等離子通道鉆井高壓電脈沖破巖機理電擊穿數值模擬方法電脈沖鉆具plasma channel drilling technologyhigh-voltage electric pulserock-breaking mechanismelectrical breakdownnumerical simulation methodelectric pulse drilling tool

分類號： TE242[石油與天然氣工程—油氣井工程]