一种高压天然气井高能电子点火系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种适用于石化领域，尤其是天然气井（油井）放喷领域中，对放喷口进行点火的高压天然气井高能电子点火系统，包括输入电源和放喷装置，输入电源与点火器主机连接，点火器主机经耐火电缆与点火杆连接，所述点火杆经点火杆支架固定于放喷装置上方。采用本实用新型专利技术，能解决目前各种点火方式中点火容易被喷出的水喷灭的问题，可靠性高，无安全隐患，点火性能准确、高效，即使在恶劣的环境下，只要气体浓度达到燃烧浓度下限，也可以成功点火。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种适用于石化领域，尤其是天然气井(油井)放喷领域中，对放喷口进行直接点火的点火系统。
技术介绍
天然气井(油井)在开采过程中或发生井喷时，通常会在放喷管道排放出大量的可燃气体与卤水等物质，这些物质流速快，且含有甲烷、硫化氢和二氧化硫等易燃、易爆、有毒气体，因此尽快点火是减少人员伤亡的最有效的措施之一。目前国内还没有一种有效方法解决这一难题，达州11.20井喷事故的产生，就是因为没有在第一时间点燃放出大量的高压可燃气体，而使放喷过程失控。目前钻井放喷点火方式主要有长明火点火、焰火点火和电子间接点火三种。明火点火是把柴油用木柴或布引燃，放置在放喷口上，当可燃气体浓度达到燃点时而引燃可燃气体的方法。电子间接点火是用电视机的高压包产生火花点燃预置在放喷口的煤气而引燃可燃气体的方法。此两种方法对气量小、喷放过程可控时有一定效果，但时常被喷出的水喷灭，可靠性非常差，安全隐患大， 一旦失控后果不可设想。焰火点火是用民用焰花对准放喷喷射而引燃可燃气体的方法。这种方法不容易瞄准，受风向影响很大，可靠性非常差。焰花自身容易爆炸对操作人员不安全。以上方法，在使用时常混合使用，操作极不方便。由此可见，钻井现场极需要全新概念的点火系统，以使放喷点火安全可靠。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提出了一种采用电子打火方式对放喷管道喷出的可燃气体进行引燃的高压天然气井高能电子点火系统，采用本技术，能解决目前各种点火方式中点火容易被喷出的水喷灭的问题，可靠性高，无安全隐患，点火性能准确、高效，即使在恶劣的环境下，只要气体浓度达到燃烧浓度下限，也可以成功点火。本技术是通过如下技术方案实现的一种高压天然气井高能电子点火系统，包括输入电源和放喷装置，其特征在于输入电源与点火器主机连接，点火器主机经耐火电缆与点火杆连接，所述点火杆经点火杆支架固定于放喷装置上方，所述放喷装置包括喷筒，在喷筒和点火杆之间设置有阻挡水、砂石和泥浆冲击点火头的上、下两层隔板，上隔板和下隔板上均开有圆孔，上、下两层隔板上的圆孔错位排列。所述的点火主机包括依次连接的将输入电源变换为2Q00V高压电的变压电路部分、对输入的高压电进行充电的储能电路部分和控制所储存电能释放的放电电路部分。所述输入电源为两种， 一种为220V交流电，另一种为12V直流电。所述变压电路部分包括将12V直流电转换为220V交流电的逆变器和将220V交流电转换为2000V高压电的变压器。所述储能电路部分包括二极管、电容、电阻、双向可控硅和电感，其中，二极管部分用于将输入的2000V高压交流电整流，经限流电阻后，由双向可控硅和电感控制电路中电容的充放电。所述放电电路包括放电管和与放电管之间经耐火电缆连接的点火杆。所述耐火电缆外层设置有陶瓷材料层，在陶瓷材料层外设置有电缆保护管，所述陶瓷材料层为瓷管，所述电缆保护管为不锈钢材料，所述电缆保护管为多根构成，每两根之间经丝扣扣合。所述点火杆为三根，每根点火杆分别与耐火电缆连接，三根点火杆经PLC编程控制轮流切换工作。所述点火杆包括依次连接的点火头、点火杆身和连接头，在点火头上设置有进一步阻挡水、砂石和泥衆冲击点火头的上、下挡板，点火杆为三层结构，由内至外依次为点火杆内芯，绝缘层和不锈钢外层，其中绝缘层为陶瓷材质，其中点火头上的点火电极采用2520不锈钢材质，点火杆身采用304不锈钢材质，点火杆身和点火头之间丝扣连接。本技术的优点表现在1、 由于本技术采用输入电源与点火器主机连接，点火器主机经耐火电缆与点火杆连接，所述点火杆经点火杆支架固定于放喷装置上方，这样的技术方案实现了远程控制点火，点火性能准确、高效。另外，由于本技术采用变压电路、储能电路和放电电路的结构形式，对输入的电源进行先变压为2000V的高压电，然后储存并放电，从而实现点火的方式，放电电能高，点火不容易熄灭，同时，本技术在喷筒和点火杆之间设置有上、下两层隔板，上下两层隔板上开有错位圆孔，这样，从喷筒的放喷口喷出的水、砂石和泥浆就会被上隔板和下隔板所阻挡住，将放喷与燃烧两项功能合二为一，通过上、下隔板的作用，对井喷时喷出的混合物进行减压和分离处理，使得处理后的气体更容易被点燃，并能真正解决目前各种点火方式中点火容易被喷出的水喷灭的问题，本技术可靠性高，无安全隐患，点火性能准确、高效，即使在恶劣的环境下，只要气体浓度达到燃烧浓度下限，也可以成功点火。2、 输入电源采用两种形式，通常情况下采用220V交流电源，在停电等情况下，还可以直接输入12V直流电，从而能保证本技术无论在有电还是断电中都能持续工作。3、 本技术釆用的耐火电缆外设置有陶瓷材料层，在陶瓷材料层外设置有电缆保护管，这样的技术方案能进一步保护电缆不，高温熔化，不会在有高压水、泥浆的条件下被短路，以保证点火装置在长期高温的条件下也能正常工作。4、 本技术采用三根点火杆，在PLC编程控制下能自动轮流切换，在将几个点火杆装在放喷池不同位置时，可实现多点轮流点火，这样能更好地适应现场的情况如风向等的影响。。5、 在点火头上设置有进一步阻挡水、砂石和泥浆冲击点火头的上、下挡板，这祥，能进一歩的阻止水、砂石和泥桨冲击点火头，能进一步解决目前各种点火方式中点火容易被喷出的水喷灭的问题，点火杆为三层结构，由内至外依次为点火杆内芯，绝缘层和不锈钢外层，其中绝缘层为陶瓷材质。这样的技术方案能耐点火时产生的高温，并且点火头上的点火电极采用2520不锈钢材质，能进一步耐受高温，点火杆身采用304不锈钢材质，导电性更好，以免造成点火能量的无谓损失，点火杆身和点火头之间丝扣连接，方便现场安装。6、 本系统配置了纯镍耐火电缆，并在耐火电缆上包覆了不锈钢外层，使之具有很强的耐火、耐高温、耐酸碱腐蚀等特性。点火杆由不锈钢材料制成，它不但可以耐高温耐腐蚀，而且放电能量高，能适应现场恶劣的环境。点火杆的点火端具有自净能力，抗积炭、抗结焦，点火可靠性高。如果点火端被污渍污染引起短路，则电路将自动停止工作，并在清理污渍之后可以继续工作。附图说明下面将结合说明书附图和具体实施方式对本技术作进一步的补充说明，其中图1为本系统连接示意图图2为喷筒、上、下隔板的具体连接结构示意图图3为点火器主机面板示意图图4为点火器主机内电路结构原理图图5为点火杆结构图图6为耐火电缆与点火杆结合结构示意图图中标记；21、放喷装置；22、耐火电缆；23、点火杆；24、点火杆支架；25、陶瓷材料层；26、电缆保护管；7、点火头；8、点火杆身；9、连接头；10、点火杆内芯；11、绝缘层；12、不锈钢外层；1、电源部分；2、放大部分；3、整流部分；4、开关控制；5、储能控制部分；6、储能部分；13耐火电缆正极；14、耐火电缆负极；15、保护管卡扣连接头；16、喷筒；17、下隔板；18、上隔板；19、圆孔；20、上、下挡板；27、点火杆固定架。具体实施方式实施例1参照说明书附图1和2,本技术公开了一种高压^然气井高能电子点火系统，包括输入电源和放喷装置21，输入电源与点火器主机连接，点火器主机经耐火电缆22与点火杆23连接，所述点火杆23经点火杆支架24固定于放喷装置21上方，所述放喷装置包括喷筒16，在喷筒16和点火杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压天然气井高能电子点火系统，包括输入电源和放喷装置（２１），其特征在于：输入电源与点火器主机连接，点火器主机经耐火电缆（２２）与点火杆（２３）连接，所述点火杆（２３）经点火杆支架（２４）固定于放喷装置（２１）上方，所述放喷装置包括喷筒（１６），在喷筒（１６）和点火杆（２３）之间设置有阻挡水、砂石和泥浆冲击点火头（７）的上、下两层隔板，上隔板（１８）和下隔板（１７）上均开有圆孔（１９），上、下两层隔板上的圆孔（１９）错位排列。

【技术特征摘要】
1、一种高压天然气井高能电子点火系统，包括输入电源和放喷装置(21)，其特征在于输入电源与点火器主机连接，点火器主机经耐火电缆(22)与点火杆(23)连接，所述点火杆(23)经点火杆支架(24)固定于放喷装置(21)上方，所述放喷装置包括喷筒(16)，在喷筒(16)和点火杆(23)之间设置有阻挡水、砂石和泥浆冲击点火头(7)的上、下两层隔板，上隔板(18)和下隔板(17)上均开有圆孔(19)，上、下两层隔板上的圆孔(19)错位排列。2、 根据权利要求1所述的一种高压天然气井高能电子点火系统，其特 征在于所述的点火主机包括依次连接的将输入电源变换为2000V高压电的 变压电路部分、对输入的高压电进行充电的储能电路部分和控制所储存电能 释放的放电电路部分。3、 根据权利要求1或2所述的一种高压天然气井高能电子点火系统， 其特征在于所述输入电源为两种， 一种为220V交流电，另一种为12V直 流电。4、 根据权利要求3所述的一种高压天然气井高能电子点火系统，其特 征在于所述变压电路部分包括将12V直流电转换为220V交流电的逆变器 和将220V交流电转换为2000V高压电的变压器。5、 根据权利要求2或4所述的一种高压天然气井高能电子点火系统， 其特征在于所述储能电路部分包括二极管、电容、电阻、双向可控硅和电 感，其中，二极管部分用于将输入的2000V高压交流电整流，经限流电阻后， 由双向可控硅和电感控制电路中电容的充...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱新明，雷明，黄平，李昌卫，孙文磊，梁锋，
申请(专利权)人：北京理工大学，中国石油化工股份有限公司勘探南方分公司，广汉市鑫合机械有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]