CN108119117B - 一种火烧油层点火前防井筒意外燃烧自动灭火棒及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种火烧油层点火前防井筒意外燃烧自动灭火棒及其应用。所述灭火棒包括金属壳体，金属壳体底端为密封端，顶端为上密封材料(密封放压阀)，且壳体内部通过中间密封材料分隔为上密封空间(第一药剂仓)与下密封空间(第二药剂仓)，其中，上密封材料与中间密封材料选用熔点600‑660℃的金属材料。灭火棒应用时是安装在筛管外部，设置在井下，可将燃烧控制在萌芽状态，保护测试设备及套管。

Description

一种火烧油层点火前防井筒意外燃烧自动灭火棒及其应用
技术领域
本发明是关于一种火烧油层点火前防井筒意外燃烧自动灭火棒及其应用，可将意外燃烧控制在萌芽状态，保护测试设备及套管，属于油田安全开发领域。
背景技术
火烧油层技术又称火驱，是一种能大幅度提高稠油油藏采收率的开采技术，主要是利用地层原油中的重质组分作为燃料，利用空气或富氧气体作为助燃剂，采取自燃和人工点火等方法使油层温度达到原油燃点，并连续注入助燃剂，使油层原油持续燃烧，燃烧反应产生大量的热，加热油层，使得油层温度上升至600～700℃，重质组分在高温下裂解，注入的气体、重油裂解生成的轻质油、燃烧生成的气体以及水蒸汽用于驱动原油向生产井流动，并从生产井采出。
目前火烧油层关键技术研究主要集中在：点火方法、完井方法、示踪方法、监测方法、产出气处理、辅助开采、调剖封堵、室内模拟等方面。安全生产预案也贯穿在生产的各个环节，但总有一些非人为的不可预测的安全隐患影响该技术的正常实施，如点火前邻井蒸汽窜流导致本井温度升高氧化燃烧，油层返油导致井筒内燃烧等等。一旦井筒温度过高没有得到及时处理，轻者可能损坏测试设备，重者可能烧坏套管及固井水泥，使生产井报废。
火烧油层抗高温仪器瞬时耐温一般可达800℃，安全耐温一般不超过600℃，如果在前期工序未完成之前发生意外氧化燃烧，轻者烧毁仪器，重者烧毁套管，造成油井报废，为达保护测试设备和油井的目的，须将井底温度控制在600℃甚至400℃以下。因井下高温、高压等复杂因素影响，地面可用的一般灭火设备及药剂不能适应其需求。
目前未检索到有效的火烧油层点火前防井筒意外燃烧自动灭火技术的相关报道。
发明内容
本发明的一个目的在于开发一种火烧油层点火前防意外自燃自动灭火棒，保护测试设备及套管。
本发明的另一目的在于提供一种将本发明的灭火棒用于火烧油层点火前防意外自燃自动灭火的方法，保护测试设备及套管。
一方面，本发明提供了一种火烧油层防井筒燃烧灭火棒，其包括金属壳体，金属壳体底端为密封端，顶端为上密封材料(密封放压阀)，且壳体内部通过中间密封材料分隔为上密封空间(第一药剂仓)与下密封空间(第二药剂仓)，其中，上密封材料与中间密封材料选用熔点600-660℃的金属材料。
根据本发明的具体实施方案，所述灭火棒长度2-10米。
根据本发明的具体实施方案，所述第一药剂仓封装80-90％碳酸镁固体和10-20％饱和碳酸氢钠溶液(所述80-90％与10-20％为质量百分含量)。装填量优选为第一药剂仓容积的80％。
根据本发明的具体实施方案，所述第二药剂仓封装与碳酸氢钠同当量的饱和硫酸铝溶液。
根据本发明的具体实施方案，灭火棒内部可涂刷有机硅耐高温漆，防止电化学反应导致密封提前失效。
本发明的灭火棒，使用时是捆绑在筛管外部，设置在井下。适用于油井井筒正常环境温度在200℃以下，当油井意外自燃达600℃以上时(油井点火温度一般都低于550℃，灭火棒正常情况下不至于破坏，可重复利用)，灭火棒密封熔化，产生化学反应，放出二氧化碳泡沫，将火势控制在萌芽状态，井下温度显示附图1所示变化趋势，表明成功灭火，井下温度显示附图2所示变化趋势，表明未成功灭火，须采取注水、注氮或注二氧化碳等强制灭火，保护测试设备及套管，保障安全生产。
从而，本发明还提供了一种将本发明的灭火棒用于火烧油层点火前防意外自燃自动灭火的方法，该方法包括将本发明所述的灭火棒安装在筛管外部，设置在井下。
本发明的有益效果：
(1)设计简单，操作性强。
(2)实时监测，敏感度高。
(3)处置及时，保障生产。
附图说明
图1为成功灭火温度趋势示意图。
图2为未成功灭火温度趋势示意图。
图3A与图3B为灭火棒结构示意图。图中，1-上密封，2-第一药剂仓，3-中间密封，4-第二药剂仓。
具体实施方式
以下结合具体实施例说明本发明技术的实施和应用效果，但这些实施例并非用于限制本发明的保护范围。
实施例1
如图3A与图3B所示，本发明提供了一种火烧油层防井筒燃烧灭火棒，其包括金属壳体，金属壳体底端为密封端，顶端为上密封材料(密封放压阀)1，且壳体内部通过中间密封材料3分隔为上密封空间(第一药剂仓)2与下密封空间(第二药剂仓)4，其中，上密封材料与中间密封材料选用熔点600-660℃的金属材料。
本实施例中，采用抗高温1000℃以上的高强度金属为壳体，制作成中空扁形灭火棒(耐内压20MPa)，使之有利于捆绑在井下筛管外部，上密封出口对准温度探头。上密封和中间密封材料选用金属铝或合金铝(熔点600-660℃)，灭火棒内部涂刷有机硅耐高温漆，防止电化学反应导致密封提前失效。
第一药剂仓封装80-90％碳酸镁固体(固体540℃分解放出二氧化碳)和10-20％饱和碳酸氢钠溶液(固体270℃分解)，药剂仓留20％空间，抽真空。
第二药剂仓封装与碳酸氢钠同当量的饱和硫酸铝溶液。
当井下发生意外自燃时，碳酸镁固体在540℃开始分解产生二氧化碳，仓体内部升压，当温度继续升高到600-660℃时，密封失效，碳酸氢钠和硫酸铝反应，放出大量二氧化碳，喷向温度探头，对温度探头附近进行灭火。
地面凭借温度探头所显示的温度趋势判定井下是否灭火成功，制定下一步相应的措施，保障生产。
最后说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的实施过程和特点，而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种火烧油层点火前防意外自燃自动灭火的方法，该方法包括将一种灭火棒安装在筛管外部，设置在井下；
其中所述灭火棒包括金属壳体，金属壳体底端为密封端，顶端为上密封材料，且壳体内部通过中间密封材料分隔为上密封空间的第一药剂仓与下密封空间的第二药剂仓，其中，采用抗高温1000℃以上的高强度金属为壳体，制作成中空扁形灭火棒，其耐内压20MPa，上密封出口对准温度探头；上密封材料与中间密封材料选用熔点600-660℃的金属铝或合金铝，灭火棒内部涂刷有机硅耐高温漆；所述第一药剂仓封装80-90％碳酸镁固体和10-20％饱和碳酸氢钠溶液，所述第一药剂仓装填量为80％，所述第二药剂仓封装与碳酸氢钠同当量的饱和硫酸铝溶液；当井下发生意外自燃时，碳酸镁固体在540℃开始分解产生二氧化碳，仓体内部升压，当温度继续升高到600-660℃时，密封失效，碳酸氢钠和硫酸铝反应，放出二氧化碳，喷向温度探头，对温度探头附近进行灭火。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，灭火棒长度2-10米。
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