[发明专利]高压天然气井高能电子点火系统

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明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，采用本发明，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。

本发明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。

所述的点火器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。

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。

所述点火杆包括依次连接的点火头、点火杆身和连接头，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。

本发明的优点表现在：

1、由于本发明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，由于本发明采用变压电路、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，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。

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，从而能保证本发明无论在有电还是断电中都能持续工作。

3、本发明采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被高温熔化，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。