專利名稱：直流電場提高油田采收率法中150v穩(wěn)壓直流電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是輸出穩(wěn)定直流電場的電路，具體涉及的是直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路。背景技術(shù)：
利用直流電場作用提高原油采收率是近年來的一項采油新技術(shù)。由于原油資源短缺是世界各國面臨的重大難題，提高原油采收率是緩解該問題的有效途徑。然而，隨著中、高滲油藏相繼進(jìn)入高含水期，裂縫-溶洞型低滲油藏成為石油開采的主要瓶頸。使用常規(guī)的采油方法來處理裂縫-溶洞型低滲油層，原油采收率低，近50-70%的原油得不到開采。因此利用直流電場作用提高原油采收率技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路，它用于解決目前采油開采進(jìn)入高含水期原油采收率低的問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路的變壓器與保險絲串聯(lián)，保險絲連接橋式整流電路，橋式整流電路兩端并聯(lián)第一電容，第一電容的一端連接第一級限壓電路，第一電容另一端接地；第一級限壓電路連接穩(wěn)壓器的輸入端，穩(wěn)壓器的輸出端連接第二穩(wěn)壓電路，第一級限壓電路和第二級穩(wěn)壓電路之間連接具有反向保護(hù)功能的二級管，第二級穩(wěn)壓電路的輸出端連接第三電容，第三電容的另一端接地；第一級限壓電路的第二級限壓三極管的基極端與第二穩(wěn)壓電路的輸出端之間連接穩(wěn)壓二級管。上述方案中第一級限壓電路包括第一級限壓三級管和第二級限壓三極管，第一級限壓三級管的基極連接第二級限壓三級管的發(fā)射極，第一級限壓三級管的發(fā)射極與第二級限壓三級管的發(fā)射極之間并聯(lián)第二電阻，然后再串聯(lián)第三電阻；第一級限壓三級管的集電極與第二級限壓三級管的集電極勻連接至第一電阻，第一電阻的另一端連接第二級限壓三級管的基極上。上述方案中第二級穩(wěn)壓電路的構(gòu)成為，穩(wěn)壓器的輸出端與調(diào)節(jié)端間一方面連接第一晶體二級管，另一方面與第二電容連接，第二電容另一端接地；第四電阻與第一晶體二級管并聯(lián)后串聯(lián)一個可調(diào)電阻，可調(diào)電阻的另一端接地。上述方案中穩(wěn)壓器為LM317集成穩(wěn)壓器。上述方案中變壓器、保險絲以及工頻220V交流電源構(gòu)成變壓環(huán)節(jié)。上述方案中橋式整流電路兩端并聯(lián)第一電容構(gòu)成整流環(huán)節(jié)。上述方案中具有反向保護(hù)功能的二級管和第三電容構(gòu)成電壓反向保護(hù)電路。有益效果
I、本發(fā)明首先是滿足直流電場提高采收率技術(shù)的用電要求，選取目標(biāo)電壓為直流電場提高油田采收率技術(shù)中數(shù)值模擬出的效果最佳作用電壓150V。其次對現(xiàn)有直流電源進(jìn)行改進(jìn)。主要針對原有電源電路的穩(wěn)壓環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，能夠保證瞬變電磁發(fā)射機的電壓在一定的時間內(nèi)穩(wěn)定輸出。利用低電壓普通集成穩(wěn)壓器LM317設(shè)計精密穩(wěn)壓的150 V直流穩(wěn)壓電路，電路采用兩個NPN晶體管實現(xiàn)了 LM317輸入、輸出端之間的限壓、穩(wěn)壓和輸入端的限流，電路具有較聞的穩(wěn)壓精度。2、本發(fā)明是將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。整流電路結(jié)構(gòu)主要包括交流側(cè)的電感、電阻、直流電容以及由全控開關(guān)器件和二極管組成的三相整流電路。其中交流側(cè)電感包括電抗器的電感和交流電源內(nèi)部電感，它起傳遞能量、抑制諧波電流和平衡電壓與橋臂終端電壓的關(guān)系等作用。直流側(cè)采用LM317集成穩(wěn)壓器，這樣使得直流側(cè)的輸出電壓、電流更加穩(wěn)定。第一級限壓電路及第二級穩(wěn)壓電路使得電路能夠具有較高的穩(wěn)壓精度，實現(xiàn)所需工作狀態(tài)。四

圖I是本發(fā)明的原理 圖2是本發(fā)明整體電路的輸入、輸出波形圖；
圖3是本發(fā)明電路設(shè)計框圖。五具體實施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明
結(jié)合圖I、圖2、圖3所示，這種直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路包括變壓環(huán)節(jié)、整流環(huán)節(jié)、第一級限壓電路、第二級穩(wěn)壓電路、電壓反向保護(hù)電路，這種直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路具體構(gòu)成為，變壓器與保險絲串聯(lián)，保險絲連接橋式整流電路，橋式整流電路兩端并聯(lián)第一電容
E1 ,第一電容E1的一端連接第一級限壓電路，第一電容Ir1另一端接地；第一級限壓電路連
接穩(wěn)壓器LM317 (U1)的輸入端，穩(wěn)壓器LM317的輸出端連接第二級穩(wěn)壓電路，第一級限壓電
路和第二級穩(wěn)壓電路之間連接具有反向保護(hù)功能的二級管D2 ,第二級穩(wěn)壓電路的輸出端
連接第三電容藝3 ,第三電容A的另一端接地；第一級限壓電路的第二級限壓三極管Af2的
基極端與第二級穩(wěn)壓電路的輸出端之間連接穩(wěn)壓二級管&。穩(wěn)壓器為LM317集成穩(wěn)壓器。第一級限壓電路包括第一級限壓三級管JV1和第二級限壓三極管況2,第一級限壓三級管N1的基極連接第二級限壓三級管-V2的發(fā)射極，第一級限壓三級管Af1的發(fā)射極與第二級限壓三級管2/2的發(fā)射極之間并聯(lián)第二電阻&,然后再串聯(lián)第三電阻乓；第一級限壓三級管JV1的集電極與第二級限壓三級管JV2的集電極均連接至第一電阻乓，第一電阻R1的另一端連接第二級限壓三級管的基極上。第二級穩(wěn)壓電路的構(gòu)成為,穩(wěn)壓器LM317的輸出端與調(diào)節(jié)端間一方面連接第一晶體二級管Di，另一方面與第二電容E2連接，第二電容E2另一端接地；第四電阻R4與第一
晶體二級管只并聯(lián)后串聯(lián)一個可調(diào)電阻- ,可調(diào)電阻馬的另一端接地。變壓環(huán)節(jié)由變壓器、保險絲以及工頻220V交流電源構(gòu)成。由于是將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成150V穩(wěn)壓直流電，因此電源變壓器是降壓變壓器，它將220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路。
整流環(huán)節(jié)由橋式整流電路兩端并聯(lián)第一電容馬構(gòu)成，該整流環(huán)節(jié)采用二極管單相全波整流電路，利用單向?qū)щ娫?，?0Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電。電壓反向保護(hù)電路由具有反向保護(hù)功能的二級管D2和第三電容It3構(gòu)成。當(dāng)
LM317輸出端接有較大第三電容E3時，若第一級保護(hù)電路輸入端A與地之間短路或斷電時，會出現(xiàn)輸出端F的電位較輸入端A高的情況，這可能造成第一級限壓三級管JV1、第二級限壓三級管和穩(wěn)壓器調(diào)整管的e-b結(jié)的反向擊穿，在A與F之間接上具有反向保護(hù)功能
的二極管D2可以保證F端最多比A端高出一個管壓降值，從而保護(hù)Ar1、N2和穩(wěn)壓器。一、本發(fā)明設(shè)計時首先是滿足直流電場提高采收率技術(shù)的用電要求，選取目標(biāo)電壓為直流電場提高油田采收率技術(shù)中數(shù)值模擬出的效果最佳作用電壓150V。變壓器副邊電壓的確定如下
在LM317正常工作的情況下，它的輸入、輸出端之間的壓差最小為3 V，最大為40 V。壓差最小的情況下，LM317電源的輸出端F的電位為150 V，E點的電位為153 V，當(dāng)流過R3
的電流是100 mA時，其上的壓降為5 V;應(yīng)再考慮三極管JV2的管壓降，不妨按A點電位為
160 V計算，這是保證LM317能正常工作的A點最低電位。設(shè)變壓器額定輸出電壓(有效值)
為Un，采用電容濾波電路，濾波后電壓Ua 一般可按下式進(jìn)行估算
實際上，交流電源電壓有時是不穩(wěn)定的，為此，設(shè)計時應(yīng)留有余地。若要求當(dāng)電源電壓降至額定值的80%時LM317仍能正常工作，則應(yīng)滿足Ua - 1.2χ0.8[/λγ >160 F，即
Un>166F
在此取Ujv =ITOP7即可。變壓器副邊電壓確定了，電源變壓器的變比也就確定了。二、本發(fā)明第一級限壓電路的工作原理
第一級限壓電路由N1、N2、Z1、巧、^和Ji3組成。R1和Z1組成了 N1的基極穩(wěn)壓電
路，使穩(wěn)定在6. 2 V左右，正常工作時，N1和JV2的基射極間電壓約為O. 6-0. 7 V，這就限制了口!^和口,的大小，從而起到了限制LM317輸入端和輸出端間電壓差的作用。若Udf>5.7F，則Uw = Usf-Udf<0.5V ,即小于死區(qū)電壓，這時N1和N2都將截止,所以，不可能大于5. 7 V ;而若5.1F <[/, <5IV ,則0.5F <Um <1.1廠 ，這時U1導(dǎo)通，Use以0.6V ,均中將流過很小的電流，其最大值約為O. 5 mA, Ucd <0.5F，N2截止；只有當(dāng)Udf < S.W時，N2才開始導(dǎo)通；正常工作時，N1和JV2的基射極間電壓約為O. 6-0. 7 V, Udf約為4. 8-5. O V, N2工作在線性調(diào)整區(qū)。
這部分電路實際上也構(gòu)成了串聯(lián)穩(wěn)壓電路，具有穩(wěn)壓作用。如當(dāng)減小時，Umj就會增大，從而使和』^的基極和發(fā)射極電流增加，JV2的集射極間電壓減小，反過來使[7UF增大;當(dāng)UDF增大時，就會減小，1%和叫的基極和發(fā)射極電流也會減小，JV2的集射極間電壓增大，這又使減小。這就起到穩(wěn)定[7證的作用，從而也穩(wěn)定了Usf。正常工作情況下，NPN硅管的基射極間電壓在O. 6-0. 7 V之間，Udf穩(wěn)定在4. 8-5. OV之間的某一個值附近。這部分電路還具有限流作用。LM317的調(diào)整管導(dǎo)通的一個前提條件是其集射極間須加有正向電壓，即
Uef >0
N1和N2正常工作時，Usc和Ucd為O. 6-0. 7 V左右,故UBD>l.2V
由于Z1的穩(wěn)壓作用，有
權(quán)利要求
1.一種直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路，其特征在于這種直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路具體構(gòu)成為，變壓器與保險絲串聯(lián)，保險絲連接橋式整流電路，橋式整流電路兩端并聯(lián)第一電容瑪，第一電容馬的一端連接第一級限壓電路，第一電容乓另一端接地；第一級限壓電路連接穩(wěn)壓器LM317的輸入端，穩(wěn)壓器仏的輸出端連接第二級穩(wěn)壓電路，第一級限壓電路和第二級穩(wěn)壓電路之間連接具有反向保護(hù)功能的二級管1 ,第二級穩(wěn)壓電路的輸出端連接第三電容毛，第三電容芯3的另一端接地；第一級限壓電路的第二級限壓三極管的基極端與第二級穩(wěn)壓電路的輸出端之間連接穩(wěn)壓二級管Z1。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路，其特征在于所述的第一級限壓電路包括第一級限壓三級管Ar1和第二級限壓三極管八「2 ,第一級限壓三級管的基極連接第二級限壓三級管JV2的發(fā)射極，第一級限壓三級管JV1的發(fā)射極與第二級限壓三級管況2的發(fā)射極之間并聯(lián)第二電阻Ii2 ,然后再串聯(lián)第三電阻JS3 ;第一級限壓三級管的集電極與第二級限壓三級管的集電極均連接至第一電阻苧，第一電阻巧的另一端連接第二級限壓三級管iV2的基極上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路，其特征在于所述的第二級穩(wěn)壓電路的構(gòu)成為，所述的穩(wěn)壓器U1的輸出端與調(diào)節(jié)端間一方面連接第一晶體二級管D1,另一方面與第二電容E2連接，第二電容E2另一端接地；第四電阻R4與第一晶體二級管D1并聯(lián)后串聯(lián)一個可調(diào)電阻E5 ,可調(diào)電阻R5的另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路，其特征在于所述的變壓器、保險絲以及工頻220V交流電源構(gòu)成變壓環(huán)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路，其特征在于所述的橋式整流電路兩端并聯(lián)第一電容E1構(gòu)成整流環(huán)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路，其特征在于所述的具有反向保護(hù)功能的二級管烏和第三電容A構(gòu)成電壓反向保護(hù)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路，其特征在于所述的穩(wěn)壓器U1為LM317集成穩(wěn)壓器。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路，這種直流電場提高油田采收率法中150V穩(wěn)壓直流電源電路的變壓器與保險絲串聯(lián)，保險絲連接橋式整流電路，橋式整流電路兩端并聯(lián)第一電容，第一電容的一端連接第一級限壓電路，第一電容另一端接地；第一級限壓電路連接穩(wěn)壓器的輸入端，穩(wěn)壓器的輸出端連接第二穩(wěn)壓電路，第一級限壓電路和第二級穩(wěn)壓電路之間連接具有反向保護(hù)功能的二級管，第二級穩(wěn)壓電路的輸出端連接第三電容，第三電容的另一端接地；第一級限壓電路的第二級限壓三極管的基極端與第二穩(wěn)壓電路的輸出端之間連接穩(wěn)壓二級管。具有較高的穩(wěn)壓精度，實現(xiàn)所需工作狀態(tài)。
文檔編號H02M1/14GK102904462SQ20121044144
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者徐建軍, 閆麗梅, 閆智峰, 許愛華, 李宏玉, 高金蘭 申請人:東北石油大學(xué)