水中脉冲放电电极的烧蚀特性

• 作者: 聂云良 康忠健 王聪 翟刚毅 龚大建 王玉芳
• 来源期刊: 高电压技术
• 关键词: 水中脉冲放电 电极烧蚀 等离子体 温度特性 页岩储层改善装置
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 脉冲功率与放电等离子体|Pulsed Power,Discharge and Plasmas
• 页码范围: 2607-2614
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.20200682

摘要

为研究水中大功率脉冲放电电极的烧蚀特性,研制了基于液电效应、脉冲功率、频谱共振理论的页岩储层改善装置,该装置最高脉冲电压为30 kV,最大脉冲频率为50 Hz,充分满足页岩储层共振需求.利用COMSOL有限元仿真软件求解装置水中二维轴对称的放电模型,得到剧烈放电阶段水间隙的温度场分布变化特性,以及电极表面的温度分布特性和烧蚀特性.模拟结果表明:剧烈放电初始阶段阳极温度更高,并呈现钟形向阴极快速发展;剧烈放电尾声,阴极附近的温度更高;放电结束后,电极表面温度最高点呈现出与电极同圆心的圆环状,越靠近圆环,电极表面温度越高;放电结束后阳极的熔池半径为阴极的1.45倍,阳极的熔池深度为阴极的2.25倍,导致阳极烧蚀程度比阴极严重,该结论与试验结果相符;并通过仿真得到了不同电极间隙距离、不同水压工况对电极烧蚀程度的影响.