Труды КНЦ вып.8 (ЭНЕРГЕТИКА вып. 8/2017(8))

Совершенствование техники генерирования высоковольтных импульсов для ПГВВИ. Наиболее распространенным типом генератора импульсов для электроимпульсной технологии служит емкостной генератор по схеме умножения напряжения Аркацьева-Маркса, облачающий простотой и высокой надежностью. Применявшееся до недавнего времени генерирование высоковольтных импульсов генераторами импульсного напряжения Аркацьева-Маркса отличается громоздкостью и большим весом конструкции многоступенчатого генератора, разнесенного по нескольким параллельным ветвям (ступеням) с протяженной системой высоковольтных проводников с необходимостью выдерживать изоляционные промежутки до заземляемых ограждений. Поскольку наших работах формирование структуры и параметров техники генерирования высоковольтных импульсов исходит из использования для бурения скважин большого диаметра буровых растворов на диэлектрической основе, это не только решает экологические проблемы бурения, но и упрощает электротехническое обеспечение технологии. Генерирование высоковольтных импульсов осуществляется по схеме импульсного трансформирования [15] в скважинном исполнении с расположением генераторного блока непосредственно в призабойной зоне бурения в сочленении с электроимпульсным буровым устройством. Электрические параметры схемы генерирования импульсов обосновываются двухуровневой оптимизацией, предусматривающей энергетическую оптимизацию передачи энергии из первичного контура ИТ во вторичный и разделение функций электрического пробоя горной породы и ее разрушения. В этом случае энергия импульсов, передаваемая во вторичный контур ИТ ограничивается уровнем, необходимым лишь для формирования электрического пробоя горной породы, что в диэлектрической среде не превышает нескольких десятков джоулей при напряжениях, соответствующих критериальным условиям электроимпульсного разрушения. Энергия для разрушения породы обеспечивается дополнительным емкостным накопителем энергии, а режим выделения энергии формируется в соответствии с физико-механическими (прочностными и акустическими) свойствами горной породы. ИТ и дополнительный накопитель энергии в совокупности с элементами синхронизации их срабатывания на объект электроимпульсного разрушения образуют схему с двумя источниками энергии, отличающихся уровнями энергии и напряжения. Генератор по схеме ИТ, применяемый в наших работах по совершенствованию техники генерирования высоковольтных импульсов имеет ограниченное число единичных элементов, что позволяет сделать его малогабаритным и компактно сочленить в единый электротехнический блок с минимальным путем подключения к технологическому породоразрушающему устройству, упрощая при этом задачу получения импульсов напряжения с параметрами по амплитуде и длительности фронта, отвечающими критериальным условиям электроимпульсного разрушения. Энергетическая оптимизация процессов электроимпульсного разрушения исходит из представления физической сущности процесса двумя последовательными относительно независимыми стадиями [ 6 ]. На стадии формирования пробоя твердого тела параметры импульсного напряжения, их соответствие критериальным условиям электроимпульсного разрушения определяют вероятность внедрения и глубину внедрения разряда в поверхностный слой твердого тела, 98