CN108131116B - 一种火烧油层防井筒燃烧抗高温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防井筒燃烧抗高温自动灭火棒及其应用，所示灭火棒包括中空棒状的壳体，壳体底端为密封端，壳体顶端为上密封材料(密封放压阀)，壳体的内部密封空间为容装灭火剂的药剂仓。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
技术领域
本发明是关于一种火烧油层防井筒燃烧抗高温自动灭火棒，可将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℃，为达保护测试设备和油井的目的，须将井底温度控制在600℃以下。有些井在前期还需要蒸汽预热地层，井下环境温度有时可达300℃，因井下高温、高压等复杂因素影响，地面可用的一般灭火理念、设备及药剂组成不能适应其需求。
经查，未发现简单有效的火烧油层防井筒燃烧抗高温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防井筒燃烧抗高温自动灭火棒，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防井筒燃烧抗高温自动灭火的方法，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抗高温自动灭火棒，其包括中空棒状的壳体，壳体底端为密封端，壳体顶端为上密封材料(密封放压阀)，壳体的内部密封空间为容装灭火剂的药剂仓。
根据本发明的具体实施方案，本发明的火烧油层防井筒燃烧抗高温自动灭火棒中，所述壳体为抗高温1000℃以上的金属壳体。
根据本发明的具体实施方案，本发明的火烧油层防井筒燃烧抗高温自动灭火棒中，所述壳体为适于捆绑在井下筛管外部的扁形。
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，本发明的火烧油层防井筒燃烧抗高温自动灭火棒中，所述灭火剂为90-95％碳酸镁固体和5-10％碳酸氢钠固体(所述90-95％与5-10％为质量百分含量)。
根据本发明的具体实施方案，本发明的火烧油层防井筒燃烧抗高温自动灭火棒中，所述灭火剂的装填量为药剂仓容积的80％。
根据本发明的具体实施方案，本发明的火烧油层防井筒燃烧抗高温自动灭火棒中，所述上密封材料选用熔点600-660℃的金属铝或合金铝。
根据本发明的具体实施方案，本发明的火烧油层防井筒燃烧抗高温自动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。
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400℃以下，当油井燃烧温度达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，释放出二氧化碳，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防井筒燃烧抗高温自动灭火的方法，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)单筒设计，制作简单。
(2)封装固体，稳定性好。
(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-密封放压阀，2-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抗高温自动灭火棒，其包括中空棒状的壳体，壳体底端为密封端，壳体顶端为上密封材料(密封放压阀)1，壳体的内部密封空间为容装灭火剂的药剂仓2。
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10-15MPa)，使之有利于捆绑在井下筛管外部，密封放压阀出口对准温度探头。密封放压阀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。
药剂仓封装90-95％碳酸镁固体(固体540℃分解放出二氧化碳)和5-10％碳酸氢钠固体(固体270℃分解)，药剂仓留20％空间，抽真空。
设定密封放压阀耐压10MPa，当井下温度超过270℃，释放一定的二氧化碳使灭火棒内升压，产生一定的喷射压力，若压力高于10MPa，密封放压阀开启，释放一定量的气体，保证灭火棒安全完好。当发生井筒燃烧时，温度快速升高到600-660℃时，密封放压阀熔化失效，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)
1.一种火烧油层防井筒燃烧抗高温自动灭火的方法，该方法包括将灭火棒安装在筛管外部，设置在井下，其中，所述灭火棒包括中空棒状的壳体，壳体底端为密封端，壳体顶端为上密封材料，壳体的内部密封空间为容装灭火剂的药剂仓；
其中，所述壳体为抗高温1000℃以上的金属壳体，制作成中空扁形灭火棒，耐内压10-15MPa；
所述灭火剂为90-95％碳酸镁固体和5-10％碳酸氢钠固体，所述药剂仓内灭火剂的装填量为80％，抽真空；
所述上密封材料选用熔点600-660℃的金属铝或合金铝；上密封材料即密封放压阀，出口对准温度探头；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；
设定密封材料耐压10MPa，当井下温度超过270℃，释放一定的二氧化碳使灭火棒内升压，产生一定的喷射压力，若压力高于10MPa，密封材料开启，释放一定量的气体，保证灭火棒安全完好；当发生井筒燃烧时，温度快速升高到600-660℃时，密封材料熔化失效，大量二氧化碳，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所述的火烧油层防井筒燃烧抗高温自动灭火的方法，其中，灭火棒长度2-10米。
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