本發(fā)明涉及油田開采領(lǐng)域，具體而言，涉及一種點(diǎn)火裝置及油田開采方法。

背景技術(shù)：

新疆油田稠油生產(chǎn)規(guī)模大，大部分區(qū)塊處于注蒸汽開發(fā)后期，開采難度增大，將火驅(qū)作為開發(fā)方式是一種行之有效的手段?；痱?qū)開采技術(shù)是通過加熱地層使原油達(dá)到燃點(diǎn)，向油層內(nèi)連續(xù)注入空氣；然后采用原油中10～15％的重質(zhì)組分作為燃料就地燃燒，通過燃燒產(chǎn)生的熱量、氣體、水蒸汽、氣態(tài)烴等形成多種驅(qū)替作用將原油驅(qū)向生產(chǎn)井。與蒸汽驅(qū)相比，火驅(qū)適應(yīng)油藏范圍廣，熱利用率高，能耗和co2排放低，最終采收率高。

火驅(qū)開采取得成功的前提是注氣點(diǎn)火井近井地帶的油層被成功點(diǎn)燃，可見點(diǎn)火工藝是火驅(qū)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，國內(nèi)火驅(qū)點(diǎn)火方式主要有兩種：電點(diǎn)火和化學(xué)點(diǎn)火。

電點(diǎn)火是通過向井內(nèi)注入壓縮空氣，使壓縮空氣與井底電加熱器進(jìn)行熱交換，然后將交換熱帶進(jìn)油層，使油層升溫，達(dá)到油層燃點(diǎn)后被點(diǎn)燃，點(diǎn)火過程便于控制。但是電點(diǎn)火法中注入的壓縮空氣不能與加熱器充分接觸，從而容易會(huì)造成空氣吸熱不均勻，甚至造成加熱器溫度過高而被燒壞的現(xiàn)象。同時(shí)，此工藝施工復(fù)雜，點(diǎn)火器的點(diǎn)火功率不能太高(60kw以下)，因而需配套大功率變壓器。并且其最高耐熱溫度為500℃(風(fēng)城稠油燃點(diǎn)為480℃以上)，應(yīng)用時(shí)點(diǎn)火器將在極限狀態(tài)工作，其可靠性不能保證。此外，由于動(dòng)力電纜長(zhǎng)度限制、線纜發(fā)熱損失的影響，電點(diǎn)火工藝在800m以下的淺層稠油點(diǎn)火熱效率較高，在深層稠油下點(diǎn)火熱損失較大。

化學(xué)點(diǎn)火法是對(duì)利用放熱的手段引燃油層，大多數(shù)采用緩慢氧化引燃或是有機(jī)類物質(zhì)自燃點(diǎn)燃儲(chǔ)層。化學(xué)點(diǎn)火在油層燃燒過程中難以控制，致使化學(xué)點(diǎn)火工藝不被廣泛采用。化學(xué)點(diǎn)火的缺點(diǎn)是油層緩慢氧化所需時(shí)間長(zhǎng)、點(diǎn)火效率低。同時(shí)化學(xué)藥品價(jià)格昂貴、不易保存。此外化學(xué)藥品配方中均含熱氧化劑，在入井過程中存在安全風(fēng)險(xiǎn)等原因，致使化學(xué)點(diǎn)火工藝不被廣泛采用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種點(diǎn)火裝置及油田開采方法，以解決現(xiàn)有的點(diǎn)火方法中加熱器易損壞或者在油層燃燒過程中不易控制的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一個(gè)方面提供了一種點(diǎn)火裝置，點(diǎn)火裝置包括：燃?xì)夤艿?、第一空氣管道、放電點(diǎn)火針和燃燒室，燃?xì)夤艿篮偷谝豢諝夤艿婪謩e與燃燒室相連通，放電點(diǎn)火針的一端設(shè)置于燃燒室內(nèi)部。

進(jìn)一步地，燃燒室還包括燃燒器，燃燒器設(shè)置有燃?xì)鈬娮旌涂諝鈬娮?，燃?xì)鈬娮炫c燃?xì)夤艿老噙B通，空氣噴嘴與第一空氣管道相連通。

進(jìn)一步地，燃?xì)鈬娮炫c空氣噴嘴的數(shù)量比為1：2～1：6。

進(jìn)一步地，燃?xì)鈬娮炫c空氣噴嘴的數(shù)量比為1：2～1：4。

進(jìn)一步地，以燃?xì)鈬娮鞛橹行?，空氣噴嘴均分布在燃?xì)鈬娮熘車?/p>

進(jìn)一步地，空氣噴嘴包括：第一開口，設(shè)置于靠近第一空氣管道，第二開口，設(shè)置于遠(yuǎn)離第一空氣管道且位于燃燒室內(nèi)部，第一開口的截面積大于第二開口的截面積。

進(jìn)一步地，空氣噴嘴為錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)，空氣噴嘴在其中軸線所在平面上的截面為第一截面，且第一截面為梯形，第一截面的兩條側(cè)壁之間的夾角為a，其中，60≤a≤150°。

進(jìn)一步地，60≤a≤80°。

進(jìn)一步地，第一空氣管道套設(shè)在燃?xì)夤艿赖耐獠浚胰細(xì)夤艿琅c第一空氣管道在進(jìn)入燃燒室前彼此隔離。

進(jìn)一步地，燃燒室設(shè)置有煙氣出口，點(diǎn)火裝置還包括第二空氣管道，第二空氣管道套設(shè)在燃燒室的外部，煙氣出口與第二空氣管道連通。

進(jìn)一步地，燃燒室內(nèi)部設(shè)置有穩(wěn)焰裝置，用于持續(xù)加熱燃?xì)鈬娮臁?/p>

進(jìn)一步地，點(diǎn)火裝置還包括防噴管，防噴管分別與燃?xì)夤艿馈⒌谝豢諝夤艿兰暗诙諝夤艿老噙B通。

進(jìn)一步地，點(diǎn)火裝置還包括測(cè)溫單元，測(cè)溫單元在燃?xì)夤艿纼?nèi)部延伸，且測(cè)溫單元與放電點(diǎn)火針的另一端連接。

進(jìn)一步地，測(cè)溫單元包括燃?xì)鉁y(cè)溫器、燃燒器入口測(cè)溫器和燃燒器出口測(cè)溫器。

本發(fā)明另一方面提供了一種油田開采方法，在油田開采方法中，使用上述點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火。

進(jìn)一步地，點(diǎn)火裝置的燃?xì)夤艿乐型ㄈ氲臍怏w為可燃性氣體或霧化態(tài)的可燃性液體。

進(jìn)一步地，可燃性氣體選自天然氣、氫氣或丙烷中的一種或多種，可燃性液體選自汽油、柴油或煤油中的一種或多種。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，燃?xì)夤艿琅c第一空氣管道分別與燃燒室相連通，因而這能夠使空氣和燃?xì)鈨H在燃燒室中混合，然后在放電點(diǎn)火針的作用下進(jìn)行燃燒，因而上述燃燒過程較容易控制且點(diǎn)火裝置可以重復(fù)利用。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種典型的實(shí)施方式提供的點(diǎn)火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖2示出了本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式提供的燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

100、燃?xì)鈨?chǔ)罐；200、地面儀表控制裝置；10、燃?xì)夤艿溃?0、第一空氣管道；30、放電點(diǎn)火針；40、燃燒室；401、煙氣出口；50、燃燒器；501、燃?xì)鈬娮欤?02、空氣噴嘴；60、第二空氣管道；70、穩(wěn)焰裝置；80、防噴管；90、測(cè)溫單元。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

正如背景技術(shù)所描述的，現(xiàn)有的點(diǎn)火方法中存在點(diǎn)火器易損壞或者在油層燃燒過程中不易控制的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種點(diǎn)火裝置，如圖1所示，上述點(diǎn)火裝置包括：燃?xì)夤艿?0、第一空氣管道20、放電點(diǎn)火針30和燃燒室40，燃?xì)夤艿?0和第一空氣管道20分別與燃燒室40相連通，放電點(diǎn)火針30的一端設(shè)置于燃燒室40內(nèi)部。

本發(fā)明提供的點(diǎn)火裝置中，將燃?xì)夂涂諝馔ㄟ^不同的管路分別注入燃燒器50中，并且燃?xì)夂涂諝庠谌紵?0中混合后進(jìn)行燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量將空氣加熱到高于原油燃點(diǎn)后，將加熱后的空氣與燃燒煙氣一同注入油層使原油燃燒。燃?xì)恻c(diǎn)火溫度高可達(dá)1000℃，且點(diǎn)火功率較大可達(dá)200kw以上。燃?xì)夤艿?0與第一空氣管道20分別與燃燒室40相連通，因而這能夠使空氣和燃?xì)鈨H在燃燒室40中混合，然后在放電點(diǎn)火針30的作用下進(jìn)行燃燒，因而上述燃燒過程較容易控制，且點(diǎn)火裝置可以重復(fù)利用。此外上述點(diǎn)火裝置對(duì)油層的深度沒有特別要求，淺層和深層稠油點(diǎn)火均可應(yīng)用。因此，上述點(diǎn)火裝置的研制對(duì)于開發(fā)超稠油和中深層稠油提供了技術(shù)支撐，并完善點(diǎn)火工藝。

在實(shí)際使用過程中，點(diǎn)火裝置可以采用全金屬結(jié)構(gòu)，這有利于降低點(diǎn)火裝置的造價(jià)。第一空氣管道20優(yōu)選為1寸9的管道，燃?xì)夤艿?0優(yōu)選為2⁷/8的管道。

在本實(shí)施例中，燃燒室40還包括燃燒器50，燃燒器50設(shè)置有燃?xì)鈬娮?01和空氣噴嘴502，燃?xì)鈬娮?01與燃?xì)夤艿?0相連通，空氣噴嘴502與第一空氣管道20相連通。

在本實(shí)施例中，燃?xì)鈬娮?01與空氣噴嘴502的數(shù)量比為1：2～1：6。將燃?xì)鈬娮?01與空氣噴嘴502的數(shù)量限定在上述范圍內(nèi)，有利于提高燃?xì)獾娜紵?，進(jìn)而提高點(diǎn)火器的點(diǎn)火功率。優(yōu)選地，燃?xì)鈬娮?01與空氣噴嘴502的數(shù)量比為1：2～1：4。

在本實(shí)施例中，以燃?xì)鈬娮?01為中心，空氣噴嘴502均分布在燃?xì)鈬娮?01周圍。

在本實(shí)施例中，如圖2所示，空氣噴嘴502包括：第一開口，設(shè)置于靠近第一空氣管道20，第二開口，設(shè)置于遠(yuǎn)離第一空氣管道20且位于燃燒室40內(nèi)部，第一開口的截面積大于第二開口的截面積。將空氣噴嘴502設(shè)置成上述結(jié)構(gòu)，有利于進(jìn)一步使燃?xì)夂涂諝饣旌虾笕紵Ч^充分。

在本實(shí)施例中，如圖2所示，空氣噴嘴502為錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)，空氣噴嘴502在其中軸線所在平面上的截面為第一截面，且第一截面為梯形，第一截面的兩條側(cè)壁之間的夾角為a，其中，60≤a≤150°。將第一截面與空氣噴嘴502的管壁形成的兩條交線間的夾角限定在上述范圍內(nèi)，有利于更進(jìn)一步使燃?xì)夂涂諝饣旌虾蟮娜紵Ч?，其溫度可以達(dá)到628℃點(diǎn)火溫度450℃左右。更優(yōu)選為60≤a≤80°。在實(shí)際制備過程中燃?xì)鈬娮斓慕Y(jié)構(gòu)也可以與空氣噴嘴的結(jié)構(gòu)相同。

在本實(shí)施例中，第一空氣管道20套設(shè)在燃?xì)夤艿?0的外部，且燃?xì)夤艿?0與第一空氣管道20在進(jìn)入燃燒室40前彼此隔離。

燃?xì)夂涂諝庠谌紵盎旌先菀讓?dǎo)致爆炸產(chǎn)生，因而將燃?xì)夤艿?0和第一空氣管道20在燃燒前彼此隔離有利于提高本申請(qǐng)?zhí)峁┑狞c(diǎn)火裝置的安全性。同時(shí)上述點(diǎn)火裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這有利于后期的維護(hù)。同時(shí)相比于固定式電點(diǎn)火，其材料費(fèi)僅為電點(diǎn)火費(fèi)用的10％，因而使用上述點(diǎn)火裝置有利于降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，并促進(jìn)火驅(qū)技術(shù)的推廣應(yīng)用。

在本實(shí)施例中，燃燒室40設(shè)置有煙氣出口401，點(diǎn)火裝置還包括第二空氣管道60，第二空氣管道60套設(shè)在燃燒室40外部，煙氣出口401與第二空氣管道60連通。

燃燒室40上設(shè)置煙氣出口401，且煙氣出口401與第二空氣管道60連通，這有利于在第一次通入的空氣與燃?xì)馊紵牟怀浞謺r(shí)，通過第二空氣管道60通入空氣，使上述未反應(yīng)完全的燃?xì)饫^續(xù)進(jìn)行燃燒以加熱油層，進(jìn)而提高燃?xì)獾睦寐?。同時(shí)通過第二空氣管道60通入的空氣還可起到冷卻第一空氣管道20和燃?xì)夤艿?0的作用，并有利于抑制燃燒后產(chǎn)生的氣體逆著燃?xì)獾牧鲃?dòng)方向流動(dòng)。

在本實(shí)施例中，燃燒室40內(nèi)部設(shè)置有穩(wěn)焰裝置70，用于持續(xù)加熱燃?xì)鈬娮?01。穩(wěn)焰裝置70的設(shè)置能夠?qū)θ細(xì)鈬娮?01起到持續(xù)加熱的作用，這有利于抑制燃?xì)鈬娮?01處的溫度低于點(diǎn)火溫度而影響燃燒。

在本實(shí)施例中，點(diǎn)火裝置還包括防噴管80，防噴管80分別與燃?xì)夤艿?0、第一空氣管道20及第二空氣管道60相連通。

在本實(shí)施例中，點(diǎn)火裝置還包括測(cè)溫單元90，測(cè)溫單元90在燃?xì)夤艿?0內(nèi)部延伸，且測(cè)溫單元90與放電點(diǎn)火針30的另一端連接。上述點(diǎn)火裝置中放電點(diǎn)火針30和測(cè)溫管線集成為一體，因而上述裝置中不需要使用動(dòng)力電纜，而是將測(cè)溫單元90和放電點(diǎn)火針30作為復(fù)合電纜。該電纜線徑較細(xì)，耐溫性好高達(dá)1000℃，所以管柱下入施工過程比電點(diǎn)火簡(jiǎn)單。

在本實(shí)施例中，測(cè)溫單元90包括燃?xì)鉁y(cè)溫器、燃燒器入口測(cè)溫器和燃燒器出口測(cè)溫器。這有利于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃?xì)夤艿?0、燃燒器入口以及燃燒器出口的溫度。優(yōu)選地，燃?xì)鉁y(cè)溫器、燃燒器入口測(cè)溫器和燃燒器出口測(cè)溫器均為熱電偶。

優(yōu)選地，燃?xì)夤艿?0的注入管道上設(shè)置有比例調(diào)節(jié)閥、減壓閥、壓力計(jì)和流量計(jì)，這有利于控制和調(diào)節(jié)燃?xì)庾⑷肓康拇笮。瑫r(shí)當(dāng)井下溫度過高氣體上返時(shí)，單流閥有利于抑制氣體上返，進(jìn)而有利于避免燒毀點(diǎn)火器及電纜。

優(yōu)選地，第一空氣管道20和第二空氣管道60的注入管道上均設(shè)置有壓力計(jì)、截止閥、流量計(jì)、節(jié)流閥和單流閥。這有利于控制和調(diào)節(jié)空氣的注入量。當(dāng)燃燒器50出口溫度低于或高于點(diǎn)火溫度時(shí)，可適當(dāng)調(diào)節(jié)第二空氣管道60中空氣的注入量。

在實(shí)際使用過程中，燃?xì)夤艿?0優(yōu)選與燃?xì)鈨?chǔ)罐100相連通，且油田開采過程中操作者通過地面儀表控制裝置200控制上述點(diǎn)火裝置的運(yùn)行。

本發(fā)明另一方面提供了一種使用上述點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火的油田開采方法。

使用上述點(diǎn)火裝置進(jìn)行油田開采時(shí)，燃?xì)恻c(diǎn)火溫度高可達(dá)1000℃，且點(diǎn)火功率較大可達(dá)200kw以上，這有利于提高油田開采效率。同時(shí)上述裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，因而有利于降低油田開采的維修費(fèi)用和設(shè)備構(gòu)建成本。同時(shí)采用上述點(diǎn)火裝置的油田開采方法能夠適用于超稠油和中深層稠油開采，因而便于在油田開采領(lǐng)域大規(guī)模推廣。

在本實(shí)施例中，點(diǎn)火裝置的燃?xì)夤艿?0中通入的氣體為可燃性氣體或霧化態(tài)的可燃性液體。

在本實(shí)施例中，可燃性氣體包括但不限于天然氣、氫氣或丙烷中的一種或多種，可燃性液體包括但不限于汽油、柴油或煤油中的一種或多種。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。