油气井安全智能遥控点火装置的制作方法

本实用新型涉及石油天然气开采技术领域，特别涉及一种油气井安全智能遥控点火装置。

背景技术：

在油田勘探、开发过程中，首先是物探，即通过地震确定的地区布置钻井施工，然后是试油、测试施工；其中，在钻井、试油和测试施工过程中，井下出现的可燃气体一般经过放喷管线引导至井场外围后点燃处理。而油井放喷的特点是：位于油井底层中的油、水、杂质、天然气等混合物在油层距离地面2000米到5000米的管道中形成了一段是油、水和杂质，一段是天然气的现象，因此达到地面放喷管线出口的一会是油、水和杂质，一会是可燃气体的，即气体放喷管线出口的可燃气体不是连续喷出的。

目前，常用点燃处理方法共有三种。一种是当预计进内有可燃气体经过放喷管线出口时，用棉纱沾上柴油点燃放置到放喷管线出口，然后打开放喷管线闸门，使井内可燃气经过放喷管线出口点燃；第二种是使用液化气罐经过细管线在放喷管线出口处点燃，即当井内可燃气体经过放喷管线出口时点燃；而第三种则是使用高压脉冲点火，即在放喷管线出口处有一对电极，产生间断的火星，当井内可燃气体经过放喷管线出口并达到一定浓度时点燃。

然而，上述三种点燃处理方法均存在问题。具体来说，采用上述第一种方法时，由于每次点火时棉纱燃烧时间只有几分钟，因此当井内的可燃气不连续时，点火人员就要不断进行的关闭放喷管线闸门、点燃沾上柴油的棉纱放置到放喷管线出口、打开闸门的操作；而若采用第二种方法时，在遇到井内可燃气体不连续的状况下，只能不断的放出液化气罐内的液化气维持放喷管线出口处的火焰，而火焰一旦熄灭，点火人员只能关掉放喷管线闸门，点燃从液化气罐引到放喷管线出口处细管出口的天然气；如果采用的是上述第三种方法，当井内出现的天然气气体中含有水分时，由于两电极之间绝缘降低不能产生间断电火花，另外，由于点火使用的是电火花，在放喷管线出口处的可燃气稀薄时无法点燃。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种实现操作人员在距离放喷管线出口200米外通过遥控实现安全点火的油气井安全智能遥控点火装置。

为此，本实用新型技术方案如下：

一种油气井安全智能遥控点火装置，包括直流高压发生装置、供电装置和持续点火装置；其中，所述供电装置为所述直流高压发生装置和所述持续点火装置提供连续的高压电；所述持续点火装置包括高压导线、高速风扇、不锈钢套管、送风管、不锈钢丝、正极放电针和负极喷火嘴；所述高压导线、所述不锈钢丝和所述正极放电针依次连接，所述不锈钢套管与所述负极喷火嘴连接，且所述不锈钢套管套装在所述不锈钢丝外侧，使所述正极放电针位于所述负极喷火嘴内，且与所述负极喷火嘴之间在空间保持可电击点火的距离；在所述负极喷火嘴的侧壁上开设有送风孔，使所述送风管一端连接所述高速风扇的出风口、另一端与所述送风孔连接；在所述不锈钢套管内填充有陶瓷粒。

进一步地，所述直流高压发生装置包括依次连接的控制电源模块、电源输入模块、升压变压器控制板、升压变压器和高压硅堆；其中，所述高压硅堆的正极与所述高压导线连接，所述高压硅堆的负极与所述不锈钢套管连接。

进一步地，所述供电装置包括依次连接的充电器、电池组、逆变器和控制继电器组，以及与所述控制继电器组连接的交流电源。

进一步地，所述供电装置还包括与所述控制继电器组连接的火焰监测器，所述火焰监测器的探头设置在所述负极喷火嘴的邻侧。

进一步地，所述供电装置还包括手持遥控器和与遥控接收机；所述手持遥控器内设置有电磁波发射器，所述遥控接收机内设置有电磁波接收器。

进一步地，所述手持遥控器上设有交流启动键、交流停止键、直流启动键、直流停止键、自动键、手动键、手动点火启动键和手动点火停止键。

进一步地，所述高压导线和所述不锈钢丝之间通过第一连接器和第二连接器连接；其中，所述第一连接器为插针式连接器，其包括与所述高压导线连接的插针和与所述不锈钢丝连接的插口；所述第二连接器由螺纹连接固定的外管和内管构成，所述第一连接器的插针居中固定在外管内，所述第一连接器的插管居中固定在内管内。

进一步地，所述正极放电针和所述不锈钢丝之间通过第三连接器连接；所述第三连接器为插针式连接器，其包括与所述不锈钢丝连接的插针和与所述正极放电针连接的插口。

进一步地，所述高速风扇固定在所述第二连接器上。

该油气井安全智能遥控点火装置实现操作人员手拿遥控器距离放喷管线出口200米外进行点火，使用安全，简化操作流程，满足井下非连续性可燃气体溢出情况下的自动或手动点燃处理。

附图说明

图1为本实用新型的油气井安全智能遥控点火装置的各装置之间的连接关系示意图；

图2为本实用新型的油气井安全智能遥控点火装置的直流高压发生装置的连接关系示意图；

图3为本实用新型的油气井安全智能遥控点火装置的持续点火装置的结构示意图；

图4为本实用新型的油气井安全智能遥控点火装置的持续点火装置的高压导线和不锈钢丝之间的连接方式的结构示意图；

图5为本实用新型的油气井安全智能遥控点火装置的持续点火装置的正极放电针和不锈钢丝之间的连接方式的结构示意图；

图6为本实用新型的油气井安全智能遥控点火装置的供电装置的连接关系的示意图；

图7为本实用新型的油气井安全智能遥控点火装置的手持遥控器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。

如图1所示，该油气井安全智能遥控点火装置包括直流高压发生装置1、供电装置2和持续点火装置3，供电装置2为直流高压发生装置1和持续点火装置3提供连续的高压电。

如图2所示，直流高压发生装置1包括依次连接的控制电源模块101、电源输入模块100、升压变压器控制板102、升压变压器103和高压硅堆104；其中，控制电源模块101控制输入电源模块100，实现按时为升压变压器控制板102提供所需电能，进而为与升压变压器控制板102连接的升压变压器103供电升压，然后升压变压器103经过升压形成的高压交流电则通过与其连接的高压硅堆104转变成高压直流电。

如图3～5所示，持续点火装置3包括高压导线300、高速风扇301、不锈钢套管304、不锈钢送风管305、不锈钢丝306、正极放电针309和负极喷火嘴307；其中，

高压硅堆104的正极和负极分别与高压导线300和不锈钢套管304连接，实现向持续点火装置3输送高压直流电；

高压导线300和不锈钢丝306之间通过第一连接器302和第二连接器303连接；具体地，第一连接器302为插针式连接器，其包括与高压导线300连接的插针和与不锈钢丝306连接的插口，通过将与高压导线300连接的插针插入与不锈钢丝306连接的插口中后即实现高压导线300和不锈钢丝306之间连接；第二连接器303由螺纹连接固定的外管和内管构成，第一连接器302的插针和插管分别居中固定在外管和内管内；

正极放电针309和不锈钢丝306之间通过第三连接器308连接；第三连接器308为插针式连接器，其包括与不锈钢丝306连接的插针和与正极放电针309连接的插口，通过将与不锈钢丝306连接的插针插入与正极放电针309连接的插口，即实现不锈钢丝306与正极放电针309之间连接；

不锈钢套管304一端固定在第二连接器303的内管端面上、另一端与负极喷火嘴307螺纹连接；不锈钢套管304具体为一封闭管体，其两端端面中心处各开设有一个钢丝孔，使不锈钢丝306居中设置在不锈钢套管304内，对不锈钢丝306起到保护作用，同时在管体内填充充满有耐高温高压的陶瓷粒310以起到绝缘的作用；

负极喷火嘴307自与不锈钢套管304连接端至另一端内径逐渐减小呈锥形，使与不锈钢丝306连接的正极放电针309刚好居中位于锥形端处，且与负极喷火嘴307之间在空间保持可电击点火的距离，实现当高压导线通高压电压时，正极放电针309与负极喷火嘴307释放电子形成等离子束；在负极喷火嘴307的侧壁上开设有送风孔，使送风管305一端连接高速风扇301的出风口、另一端与送风孔连接，为负极喷火嘴307与正极放电针309之间形成环空空间送入足够的风量；高速风扇301固定在第二连接器303上。

如图6所示，供电装置2包括依次连接的充电器200、电池组203、逆变器204、控制继电器组206、交流电源207、火焰监测器205、手持遥控器201和遥控接收机202；其中，

充电器200、电池组203、逆变器204和控制继电器组206依次连接；充电器200为电池组203充电，使电池组203能够在交流电源停电时通过逆变器204为控制继电器组206继续提供220v交流电；

火焰监测器205与控制继电器组206连接，其火焰探头设置在负极喷火嘴307的邻侧；当火焰监测器205检测到负极喷火嘴307处有火，即已经点燃时发出信号给控制继电器组206停止点火，并进入点火准备状态；

手持遥控器201内设置有电磁波发射器，遥控接收机202内设置有电磁波接收器，且其与控制继电器组206连接；由于控制继电器组206是控制自动、手动、点火、停止的开关节点总和，因此通过手持遥控器201对遥控接收机202通过电磁波远距离控制对控制继电器组206的继电器实施控制，从而控制整个装置的运行；

如图7所示，为了便于远程遥控，手持遥控器201上设有交流启动键2010、交流停止键2011、直流启动键2012、直流停止键2013、自动键2014、手动键2015、手动点火启动键2016和手动点火停止键2017；对应远程遥控的具体实现过程为：当按下交流启动键2010时，控制继电器组206接通外部交流220v电源，使持续点火装置进入准备点火状态；而当按下交流停止键2011时，关闭供电持续点火装置停止工作；当按下直流启动键2012时，电池组23为逆变器24供电，逆变器24输出220v交流电为持续点火装置供电，持续点火装置进入准备点火状态；而当按下直流停止键2013时，电池组23停止为逆变器24供电，持续点火装置停止工作；当按下自动键2014时，装置进入到自动点火状态；当按下手动键2015时，装置进入到手动点火状态，在该状态下，当按下手动点火启动键2016，则持续点火装置在准备点火状态时开始点火，而当按下手动点火停止键2017时，持续点火装置在点火状态下停止点火并进入到准备点火状态。

该油气井安全智能遥控点火装置的工作原理：

i.当该装置连接有外接的220v交流电时：按下手持遥控器201上交流启动键2010，遥控接收器202接收到信号后控制相应的控制继电器组26接通外部220v交流电源，持续点火装置进入到准备点火状态；接着，根据实际情况选择一种操作：

1)按下自动键2014，若火焰监测器205检测到负极喷火嘴307处无火焰，则按照“自动点火5分钟、停止3分钟”的工作模式不断循环，若火焰监测器205检测到负极喷火嘴307处有火焰，，则持续点火装置一直处于准备点火状态；

或2)按下手动键2015，该点火装置进入到准备点火状态，按下手动点火启动键2016，若火焰监测器205检测到负极喷火嘴307处无火焰，则遥控接收器202控制控制继电器组206接通电路并通过交流电源207输入22v交流电，高压硅堆104输出的高压直流电，并通过高压导线到持续点火装置的负极喷火嘴307和正极放电针309形成等离子同时启动高速风扇301实现在正、负极之间形成持续等离子火苗；而若火焰监测器205检测到负极喷火嘴307处有火焰时，遥控接收器202接收信号，控制继电器组14在接收到火焰监测器25信号后屏蔽掉遥控接收器发给控制继电器组14信号，持续点火装置处于准备点火状态；当施工完成后，按下手动点火停止键2017，则在自动点火器点火状态进入到点火准备状态；

当无外接电源时，该装置采用电池供电，具体操作方法如下：

按下交流启动键2010，遥控接收器202接收到信号后控制相应的控制继电器组26接通电池组23，而后通过逆变器24输出220v交流电，持续点火装置3进入到准备点火状态，此时：

1)按下自动键2014，若火焰监测器205检测到负极喷火嘴307处无火焰，则按照“自动点火5分钟、停止3分钟”的工作模式不断循环，若火焰监测器205检测到负极喷火嘴307处有火焰，，则持续点火装置一直处于准备点火状态；

或2)按下手动键2015，该点火装置进入到准备点火状态，按下手动点火启动键2016，若火焰监测器205检测到负极喷火嘴307处无火焰，则遥控接收器202控制控制继电器组206接通电路并通过交流电源207输入22v交流电，高压硅堆104输出的高压直流电，并通过高压导线到持续点火装置的负极喷火嘴307和正极放电针309形成等离子同时启动高速风扇301实现在正、负极之间形成持续等离子火苗；而若火焰监测器205检测到负极喷火嘴307处有火焰时，遥控接收器202接收信号，控制继电器组14在接收到火焰监测器25信号后屏蔽掉遥控接收器发给控制继电器组14信号，持续点火装置处于准备点火状态；当施工完成后，按下手动点火停止键2017，则在自动点火器点火状态进入到点火准备状态。