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电 点火系统

阅读：986发布：2020-05-12

专利汇可以提供电点火系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种适用于稠油超深井火烧开发的大功率电点火系统，包括地面供电系统、双通路井口密封防喷装置、连续管电缆、温压监测连续管、连续管起下作业装置、火烧井口、注气系统、注气管柱、电点火器及温压监控中心，连续管起下作业装置作业时，先将温压监测连续管通过双通路井口密封防喷装置的第一通路下入注气管柱中，然后将连续管电缆与电点火器通过第二通路下入到注气管柱中，连续管电缆与电点火器等径连接，地面供电系统通过连续管电缆向电点火器供电，并通过温压监控中心对电点火系统处的加热温度、压力变化监测，调整加热功率，保证了井口安全作业时高压的密封性，使得电点火系统安全可靠。，下面是电点火系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电点火系统，其特征在于，包括：地面供电系统、双通路井口密封防喷装置、连续管电缆、温压监测连续管、连续管起下作业装置、注气系统、火烧井口、注气管柱、电点火器及温压监控中心，其中，
所述地面供电系统与所述连续管电缆相连，用于提供单相电；
所述连续管电缆与所述电点火器等径连接，用于将所述单相电传输至所述电点火器；
所述双通路井口密封防喷装置设置在所述火烧井口上方；
所述连续管起下作业装置用于通过所述双通路井口密封防喷装置的第一通路将所述温压监测连续管下入所述注气管柱，再通过所述双通路井口密封防喷装置的第二通路依次将所述连续管电缆与所述电点火器下入所述注气管柱；
所述注气管柱设置在所述火烧井口下方的生产套管内，所述注气系统通过所述火烧井口与所述注气管柱连接，所述注气管柱的外壁与套管的内壁之间形成油套环空；
所述温压监控中心与所述温压监测连续管连接，用于采集并监测温度、压力信号；
所述电点火器上设置冷端，所述连续管电缆通过所述冷端与所述电点火器等径连接；
所述冷端由氧化镁矿物绝缘填充；
所述温压监测连续管包括：温压监测连续管护管、光缆、测压毛细管及备用毛细管，所述光缆、所述测压毛细管、所述备用毛细管设置在所述温压监测连续管护管中。
2.根据权利要求1所述的电点火系统，其特征在于，所述地面供电系统包括三变单控制系统和调压变压器，所述三变单控制系统用于将三相电转换为所述单相电，所述调压变压器用于对所述单相电调压变压。
3.根据权利要求1所述的电点火系统，其特征在于，所述双通路井口密封防喷装置包括第一套多级动密封器、第二套多级密封器以及双通路安全防喷器，其中，所述第一套多级动密封器用于密封所述温压监测连续管；
所述第二套多级动密封器用于密封所述连续管电缆与所述电点火器；
所述双通路安全防喷器设置有所述第一通路与所述第二通路。
4.根据权利要求1所述的电点火系统，其特征在于，所述连续管电缆由内至外以此为内轴芯线、绝缘层、外层芯线、连续管电缆护管。
5.根据权利要求1所述的电点火系统，其特征在于，所述电点火器包括：电阻丝、矿物绝缘物质以及电点火器护管，所述电阻丝设置在所述电点火器护管中，所述矿物绝缘物质填充在所述电点火器护管中。
6.根据权利要求5所述的电点火系统，其特征在于，所述电点火器护管的耐温至少为
1050℃，所述电阻丝的耐温至少为1150℃。
7.根据权利要求1所述的电点火系统，其特征在于，所述注气系统包括注氮系统、空气压缩机、减氧装置以及增压机，点火时所述空气压缩机及所述增压机通过所述注气管柱为所述电点火器提供空气，灭火时所述注氮系统通过所述注气管柱为所述电点火器提供减氧空气或氮气。
8.根据权利要求1所述的电点火系统，其特征在于，所述温压监控中心包括测温光端机、压力传感器和数据采集系统，所述测温光端机与所述温压监测连续管的光缆连接，用于采集和监测温度数据，所述压力传感器与所述温压监测连续管的所述测压毛细管连接，用于监测压力信号变化，所述数据采集系统与所述压力传感器连接，用于采集和监测压力数据。

说明书全文

电点火系统

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及稠油开采设备技术领域，尤其涉及一种电点火系统。

背景技术

[0002] 随着火驱油井技术的不断发展，电点火器应运而生。目前，火驱应用电点火器主要有捆绑式电点火器和可取式油井井下电点火器。

[0003] 捆绑式电点火器的应用中，利用油管柱将点火器下入目的层位，其动力电缆绑到油管上与地面控制柜连接，由于注气管柱在整个生产周期内不起出。该过程中，需要通过电缆将捆绑式电点火器捆绑在油管上，然后将捆绑式电点火器从井口下入到目的层位以进行点火作业，电点火器与动力电缆的动力连接，造成井口密封存在不耐高压的安全隐患。可取式油井井下电点火器的应用中，点火器也不能完全做到带压起下，同样存在不耐高压的问题。

发明内容

[0004] 本发明提供一种电点火系统，适用于稠油超深井火烧开发。

[0005] 本发明实施例提供一种适用于稠油超深井火烧开发的大功率电点火系统，包括：地面供电系统、双通路井口密封防喷装置、连续管电缆、温压监测连续管、连续管起下作业装置、注气系统、火烧井口、注气管柱、电点火器及温压监控中心，其中，[0006] 所述地面供电系统与所述连续管电缆相连，用于提供单相电；

[0007] 所述连续管电缆与所述电点火器等径连接，用于将所述单相电传输至所述电点火器；

[0008] 所述双通路井口密封防喷装置设置在所述火烧井口上方；

[0009] 所述连续管起下作业装置用于通过所述双通路井口密封防喷装置的第一通路将所述温压监测连续管下入所述注气管柱，再通过所述双通路井口密封防喷装置的第二通路依次将所述连续管电缆与所述电点火器下入所述注气管柱；

[0010] 所述注气管柱设置在所述火烧井口下方的生产套管内，所述注气系统通过所述火烧井口与所述注气管柱连接，所述注气管柱的外壁与套管的内壁之间形成油套环空；

[0011] 所述温压监控中心与所述温压监测连续管连接，用于采集并监测温度、压力信号。

[0012] 在一种可行的实现方式中，所述电点火器上设置冷端，所述连续管电缆通过所述冷端与所述电点火器等径连接。

[0013] 在一种可行的实现方式中，所述冷端由氧化镁矿物绝缘填充。

[0014] 在一种可行的实现方式中，所述地面供电系统包括三变单控制系统和调压变压器，所述三变单控制系统用于将三相电转换为所述单相电，所述调压变压器用于对所述单相电调压变压。

[0015] 在一种可行的实现方式中，所述双通路井口密封防喷装置包括第一套多级动密封器、第二套多级密封器以及双通路安全防喷器，其中，

[0016] 所述第一套多级动密封器用于密封所述温压监测连续管；

[0017] 所述第二套多级动密封器用于密封所述连续管电缆与所述电点火器；

[0018] 所述双通路安全防喷器设置有所述第一通路与所述第二通路。

[0019] 在一种可行的实现方式中，所述连续管电缆由内至外以此为内轴芯线、绝缘层、外层芯线、连续管电缆护管。

[0020] 在一种可行的实现方式中，所述电点火器包括：电阻丝、矿物绝缘物质以及电点火器护管，所述电阻丝设置在所述电点火器护管中，所述矿物绝缘物质填充在所述电点火器护管中。

[0021] 在一种可行的实现方式中，所述电点火器护管的耐温至少为1050℃，所述电阻丝的耐温至少为1150℃。

[0022] 在一种可行的实现方式中，所述温压监测连续管包括：温压监测连续管护管、光缆、测压毛细管及备用毛细管，所述光缆、所述测压毛细管、所述备用毛细管设置在所述温压监测连续管护管中。

[0023] 在一种可行的实现方式中，所述注气系统包括注氮系统、空气压缩机、减氧装置以及增压机，点火时所述空气压缩机及所述增压机通过所述注气管柱为所述电点火器提供空气，灭火时所述注氮系统通过所述注气管柱为所述电点火器提供减氧空气或氮气。

[0024] 在一种可行的实现方式中，所述温压监控中心包括测温光端机、压力传感器和数据采集系统，所述测温光端机与所述温压监测连续管的光缆连接，用于采集和监测温度数据，所述压力传感器与所述温压监测连续管的所述测压毛细管连接，用于监测压力信号变化，所述数据采集系统与所述压力传感器连接，用于采集和监测压力数据。

[0025] 本发明实施例提供的一种电点火系统，包括地面供电系统、双通路井口密封防喷装置、连续管电缆、温压监测连续管、连续管起下作业装置、火烧井口、注气系统、注气管柱、电点火器及温压监控中心，连续管起下作业装置作业时，先将温压监测连续管通过双通路井口密封防喷装置的第一通路下入注气管柱中，然后将连续管电缆与电点火器通过第二通路下入到注气管柱中，连续管电缆与电点火器等径连接，地面供电系统通过连续管电缆向电点火器供电，温压监控中心与温压监测连续管的光缆及测压毛细管分别连接，温压监控中心通过温压监测连续管对电点火系统处的加热温度、压力变化监测，调整加热功率。由于连续管电缆与电点火器等径连接，使得连续管电缆与电点火器一体化，高压密封具有连续性和整体性，保证了井口安全作业时高压的密封性，使得电点火系统安全可靠。同时，相较于捆绑式电点火器，本系统中，电点火器不受电缆传输的限制，可以下入至超深井中，能够应用于稠油超深井；相较于可取式油井井下点火器，可以在井口压力≤69MPa时进行起下连续管电缆与电点火器以及温压监测连续管作业，大幅缩短施工周期，连续管电缆与电点火器以及温压监测连续管的耐压性能，同样使得电点火系统可下入至超深井中，能够应用于稠油超深井(1500m以下)。附图说明

[0026] 为了更清楚地说明本发明方法实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明方法的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0027] 图1为本发明一实施例提供的电点火系统的结构示意图；

[0028] 图2A为本发明一实施例提供的电点火系统中的连续管电缆的结构示意图；

[0029] 图2B为图2A的三维视图；

[0030] 图3A为本发明一实施例提供的电点火器的结构示意图；

[0031] 图3B为图3A的三维视图；

[0032] 图4为本发明一实施例中电阻丝的示意图；

[0033] 图5A为本发明一实施例提供的温压监测连续管的结构示意图；

[0034] 图5B为图5A的三维视图；

[0035] 附图标记说明：

[0036] 1：地面供电系统；

[0037] 2：双通路井口密封防喷装置；

[0038] 3：连续管电缆；

[0039] 4：温压监测连续管；

[0040] 5：连续管起下作业装置；

[0041] 6：注气系统；

[0042] 7：火烧井口；

[0043] 8：注气管柱；

[0044] 9：电点火器；

[0045] 10：温压监控中心；

[0046] 31：内轴芯线；

[0047] 32：绝缘层；

[0048] 33：外层芯线；

[0049] 34：连续管电缆护管；

[0050] 41：电阻丝；

[0051] 42：矿物绝缘物质；

[0052] 43：电点火器护管。

[0053] 51：温压监测连续管护管；

[0054] 52：光缆；

[0055] 53：测压毛细管；

[0056] 54：备用毛细管。

具体实施方式

[0057] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0058] 图1为本发明一实施例提供的电点火系统的结构示意图。下面，结合图1对本发明实施例所述的电点火系统的结构及工作原理进行详细说明。

[0059] 首先，电点火系统的结构。

[0060] 请参照图1，本发明提供的电点火系统包括：地面供电系统1、双通路井口密封防喷装置2、连续管电缆3、温压监测连续管4、连续管起下作业装置5、注气系统6、火烧井口7、注气管柱8、电点火器9、温压监控中心10，其中，所述地面供电系统1与所述连续管电缆3相连，用于提供单相电；所述连续管电缆3与所述电点火器9等径连接，用于将所述单相电传输至所述电点火器9；所述双通路井口密封防喷装置2设置在所述火烧井口7上方，所述连续管起下作业装置5用于通过所述双通路井口密封防喷装置2的第一通路将所述温压监测连续管4下入所述注气管柱8，再经过所述双通路井口密封防喷装置2的第二通路依次将所述连续管电缆3与所述电点火器9下入所述注气管柱8；所述注气管柱8设置在所述火烧井口7下方的生产套管内，所述注气系统6通过所述火烧井口7与所述注气管柱8连接，所述注气管柱8的外壁与套管的内壁之间形成油套环空，即所述注气系统6与所述火烧井口7相连并形成所述注气管柱8注气及油套环空注气两个通路，所述温压监测连续管4内的光缆与所述温压监控中心10的测温光端机连接，用于采集并监测温度、压力信号。其中，测温光端机例如为分布式温度传感器(Distributed Temperature Sensing，DTS)。

[0061] 其次，电点火器的工作原理。

[0062] 具体的，电点火作业过程中，地面供电系统1通过连续管电缆3向电点火器9供，该点火器例如为稠油超深井2100m井深、压力≤69兆帕(MPa)处的电点火器。连续管起下作业装置5为撬装结构，用于依次起下温压监测连续管4、连续管电缆3与电点火器9。下入过程中，连续管起下作业装置5将温压监测连续管4通过所述双通路井口密封防喷装置2的第一通路下入注气管柱8中，第一通路例如为20mm的通路，通过该第一通路将温压监测连续管4下入到注气管8的2100m处，然后将连续管电缆3与电点火器9通过第二通路下入到注气管柱8中，第二通路例如为25.4mm的通路，通过该第二通路将连续管电缆3与电点火器9下入到注气管8的2100m处，使得温压监测连续管4、所述连续管电缆3与电点火器9同处于注气管柱8内，所述温压监测连续管4内的光缆与所述温压监控中心10的DTS测温光端机连接，用于采集并监测温度、压力信号。电点火系统通过温压监控中心10采集加热时井底的温度、压力变化数据，调节加热功率与注气量。注气管柱8安装在火烧井口7下面的生产套管内部，作为注气通道并容纳所述连续管电缆3、所述电点火器9及所述温压监测连续管4。所述火烧井口7适用于火烧吞吐/火驱井，安装于地面，下部连接套管及油管，形成所述注气管柱及油套环空，上部安装所述双通路井口密封防喷装置，两侧连接所述注气系统6的注气管线。所述注气系统6安装于井口附近，通过注气管线与所述火烧井口7连接，并分别与所述注气管柱8及所述油套环空连通。

[0063] 本发明实施例提供的电点火系统，包括地面供电系统、双通路井口密封防喷装置、连续管电缆、温压监测连续管、连续管起下作业装置、火烧井口、注气系统、注气管柱、电点火器及温压监控中心，连续管起下作业装置作业时，先将温压监测连续管通过双通路井口密封防喷装置的第一通路下入注气管柱中，然后将连续管电缆与电点火器通过第二通路下入到注气管柱中，连续管电缆与电点火器等径连接，地面供电系统通过连续管电缆向电点火器供电，温压监控中心通过温压监测连续管对电点火系统处的加热温度、压力变化监测，调整加热功率。由于连续管电缆与电点火器等径连接，使得连续管电缆与电点火器一体化，高压密封具有连续性和整体性，保证了井口安全作业时高压的密封性，使得电点火系统安全可靠。同时，相较于捆绑式电点火器，本系统中，电点火器不受电缆传输的限制，可以下入至超深井中，能够应用于稠油超深井；相较于可取式油井井下点火器，可以在井口压力≤69MPa时进行起下连续管电缆与电点火器以及温压监测连续管作业，大幅缩短施工周期，连续管电缆与电点火器以及温压监测连续管的耐压性能，同样使得电点火系统可下入至超深井中，能够应用于稠油超深井(1500m以下)。

[0064] 一般来说，连续管电缆3的耐温大致为300℃，为避免点火时损坏连续管电缆，可选的，本发明一实施例中，在电点火器9上设置冷端，连续管电缆3通过冷端与电点火器9等径连接。

[0065] 具体的，假设电点火器9的长度为90m，可以在电点火器9连接连续管电缆3的一端，增加一定长度的冷端，例如，增加30m长度的、由氧化镁矿物绝缘物质填充的冷端，从而保护耐温为300℃的连续管电缆。增加冷端后，调整电点火器9的加热功率，在注气量达到5000～3
25000m/d时，加热温度达到600℃。

[0066] 可选的，本发明一实施例中，所述地面供电系统1包括：三变单控制系统和调压变压器，所述三变单控制系统用于将三相电转换为所述单相电，所述调压变压器用于对所述单相电调压变压。

[0067] 具体的，由三变单控制系统将输入的三相电，如380V、50HZ的交流电转换为1560V、500HZ、200KW的单向电，该单向电经由调压变压器后按三档分级输出，变比为25/14、32/14、
39/14。实际作业中，可以根据实际情况选择不同变比的单相电供井下电点火器使用。

[0068] 可选的，本发明一实施例中，所述双通路井口密封防喷装置2包括第一套多级动密封器、第二套多级动密封器和双通路安全防喷器。其中，第一套多级动密封器用于密封所述温压监测连续管4，即第一套多级动密封器是温压监测连续管4起下作业的动态密封器，所述第二套多级动密封器用于密封所述连续管电缆与所述电点火器，即第二套多级动密封器是连续管电缆3与电点火器9起下作业的动态密封器，两套多级动态密封器均可以耐压69MPa，耐温250℃；双通路安全防喷器是从井控安全考虑安装的安全辅助装置，具有连续管电缆3与电点火器9起下作业的第二通路以及温压监测连续管4起下作业的第一通路，其耐压为69MPa，耐温为250℃。

[0069] 可选的，本发明一实施例中，所述连续管电缆3为由内至外依次为内轴芯线31、绝缘层32、外层芯线33、连续管电缆护管34的同轴电缆。具体的，可参见图2A与图2B，图2A为本发明一实施例提供的电点火系统中的连续管电缆的结构示意图，图2B为图2A的三维视图。

[0070] 请参照图2A与图2B，连续管电缆3由内至外依次为内轴芯线31、绝缘层32、外层芯线33、连续管电缆护管34的同轴电缆。其中，内轴芯线31例如为30mm2，绝缘层32例如为耐温为300℃的绝缘层，外层芯线33例如为30mm2的铜多芯外层芯线，连续管电缆护管34例如为φ25.4mm特制的10CMn护管。

[0071] 可选的，本发明一实施例中，所述电点火器9包括：电阻丝41、矿物绝缘物质42以及电点火器护管43，所述电阻丝41设置在所述电点火器护管43中，所述矿物绝缘物质42填充在所述电点火器护管43中。具体的，可参见图3A与图3B，图3A为本发明一实施例提供的电点火器的结构示意图，图3B为图3A的三维视图。。

[0072] 具体的，请参照图3A与图3B，电阻丝41例如为采用镍铬丝合金材质制成的、耐高温超过1150℃的电阻丝，具有机械强度高、韧性好、可重复使用等优点，加热功率高达200kw，对应大排量注气5000～25000m3/d时，可达到加热温度600℃。

[0073] 可选的，本发明一实施例中，所述电点火器护管43的耐温至少为1050℃，所述电阻丝41的耐温至少为1150℃，电阻丝41例如为镍铬丝(如Cr15Ni60)或铁铬丝等；矿物绝缘物质为氧化镁。

[0074] 可选的，本发明一实施例中，上述的电阻丝41为U型。具体的，可参见图4，图4为本发明一实施例中电阻丝的示意图。

[0075] 可选的，本发明一实施例中，所述温压监测连续管4包括：温压监测连续管护管51、光缆52、测压毛细管53及备用毛细管54，所述光缆52设置在所述温压监测连续管护管51中，所述测压毛细管53在所述温压监测连续管护管51中，所述备用毛细管54在所述温压监测连续管护管51中。具体的，可参见图5A与图5B，图5A为本发明一实施例提供的电点火器的结构示意图，图5B为图5A的三维视图。

[0076] 具体的，温压监测连续管护管51的直径例如为20mm，光缆52的直径例如为6.35mm的光纤，其例如可以为光纤，测压毛细管53及备用毛细管54的直径例如均为6.35mm，且均为空管，测压毛细管53的底部与温压监测连续管底部的导压接头连通，测压毛细管53的顶部与温压监控中心的传感器连接进行测压，备用毛细管54作为备用，用于在测压毛细管53故障时启用。

[0077] 可选的，本发明一实施例中，所述注气系统6包括注氮系统、空气压缩机、减氧装置以及增压机，点火时所述空气压缩机及所述增压机通过所述注气管柱为所述电点火器提供空气，灭火时所述注氮系统通过所述油套环空为所述电点火器提供减氧空气或氮气，另外，通过油套环空注入氮气，还可以防止爬火。

[0078] 可选的，本发明一实施例中，所述温压监控中心10包括测温光端机、压力传感器和数据采集系统，所述测温光端机与所述温压监测连续管的光缆连接，用于采集和监测温度数据，所述压力传感器与所述温压监测连续管的所述测压毛细管连接，用于监测压力信号变化，所述数据采集系统与所述压力传感器连接，用于采集和监测压力数据。

[0079] 综合上述可知，本发明实施例提供的电点火系统，电点火器与连续管电缆等径结构连接，并且通过双通路井口密封防喷装置下入井中，使得电点火系统能够在井口压力为69Mpa时能够安全起下。另外，在使用过程中可以调整加热点位。

[0080] 本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0081] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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