一种井控装备及其可燃气体智能检测点火系统的制作方法

1.本发明涉及井控装备自动控制技术领域，特别涉及一种井控装备及其可燃气体智能检测点火系统。


背景技术：

2.在页岩气等可燃气体的开发钻探过程中，当钻遇高压，高含硫化氢气体等油气层时，如果钻井液液柱压力低于油气层压力时，高压油气层侵入井筒，造成溢流，钻井工会关闭防喷器采取节流循环、放喷等有效措施。此时井内的油气会伴随着管线排出井口，这些油气需要点燃，否则会与空气混合引起爆炸，或者产生有毒有害气体造成人员中毒，此时需要点燃排出的油气。
3.现有的钻井用点火装置有三种，分别为手动点火装置(礼花弹)、长明火、电子远程点火装置。具体有以下主要缺点或技术不足：1、手动点火装置距燃烧筒近，人员接近放喷点，易被烧伤、灼伤，风险性较高，如果有毒有害气体，对点火手生命安全造成不利影响；2、长明火耗油严重，需要频繁加油；3、电子点火需要有由专人负责，无线遥控器受地型限制，有效点距离有限，操作不便。
4.在现有的钻井用点火装置中，不能自动检测可燃气体，需要人员判断是否需要点火，通过遥控器进行点火，由于需要人为来判断，可燃气体含量浓度未知，增加了点火人员风险。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种可燃气体智能检测点火系统，能够实现了可燃气体的自动检测、自动识别、自动判断点火等的目的，全程无需设置专门的点火人员，而且为全自动控制点火，从而不仅保护了职工的安全，而且也降低了企业的生产风险。
6.本发明还提供了一种应用上述可燃气体智能检测点火系统的井控装备。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种可燃气体智能检测点火系统，包括：可燃气体检测传感器组件、数据处理模块和点火控制模块；
9.所述点火控制模块包括：自动点火装置和助燃液雾化装置；
10.所述数据处理模块分别通讯连接于所述可燃气体检测传感器组件、所述自动点火装置和所述助燃液雾化装置；所述数据处理模块能够根据所述可燃气体检测传感器组件的检测信息控制所述自动点火装置和所述助燃液雾化装置的开启。
11.优选地，所述助燃液雾化装置包括：吹气机构、油箱和油嘴；
12.所述吹气机构的控制器通讯连接于所述数据处理模块；所述油嘴的进口端设有上油腔体，所述上油腔体的进口连接于所述油箱；所述吹气机构用于带动所述上油腔体内空气的流动以减少所述上油腔体内的压强，以使得所述油箱的油液能够在压强差的作用下，向所述上油腔体喷出并流向所述油嘴。
13.优选地，所述吹气机构包括：依次连接的压缩空气进气口、电磁阀和压缩空气出气口；
14.所述电磁阀通讯连接于所述数据处理模块；所述压缩空气出气口的末端与所述油嘴的进口端内壁之间形成环形上油腔口，且所述上油腔体的出口连接于所述环形上油腔口。
15.优选地，所述压缩空气出气口的末端为收口结构。
16.优选地，所述油嘴的进口端为扩口结构。
17.优选地，所述压缩空气出气口的末端与所述油嘴的进口端同轴设置，所述压缩空气出气口的末端与所述环形上油腔口同轴设置。
18.优选地，所述自动点火装置包括：依次连接的蓄电池、继电器、电压升高装置、点火头和燃烧筒；
19.所述助燃液雾化装置包括：用于雾化助燃液的油嘴；
20.所述继电器通讯连接于所述数据处理模块；所述点火头与所述油嘴配合，且一同设置于所述燃烧筒。
21.优选地，所述可燃气体检测传感器组件包括：依次连接的可燃气体检测进气口、可燃气体检测传感器和可燃气体检测出气口；
22.所述可燃气体检测进气口用于连接排气管线或放喷管线；所述可燃气体检测传感器通讯连接于所述数据处理模块；所述可燃气体检测出气口用于连接燃烧筒。
23.优选地，所述数据处理模块包括：依次通讯连接的a/d转换器、数据处理器和信号放大驱动器；
24.所述a/d转换器通讯连接于所述可燃气体检测传感器组件；所述信号放大驱动器分别通讯连接于所述自动点火装置与所述助燃液雾化装置。
25.一种井控装备，包括：钻井用点火装置，所述钻井用点火装置为如上所述的可燃气体智能检测点火系统。
26.从上述的技术方案可以看出，本发明提供的可燃气体智能检测点火系统中，首先由可燃气体检测传感器组件对待检测气体进行检测并将检测信息发送至数据处理模块，然后由数据处理模块对检测信息进行解析处理得到检测结果，并根据此检测结果(检测为可燃气体)控制自动点火装置和助燃液雾化装置的开启，进而以实现了可燃气体的自动点火。本方案如此设计，以便于实现了可燃气体的自动检测、自动识别、自动判断点火等的目的，全程无需设置专门的点火人员，而且为全自动控制点火，从而不仅保护了职工的安全，而且也降低了企业的生产风险。
27.本发明还提供了一种井控装备，由于采用了上述的可燃气体智能检测点火系统，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明实施例提供的可燃气体智能检测点火系统的示意图；
30.图2为本发明实施例提供的压缩空气出气口与上油腔体配合的示意图；
31.图3为本发明实施例提供的吹气机构的示意图。
32.其中，1为可燃气体检测进气口，2为可燃气体检测传感器，3为可燃气体检测出气口，4为a/d转换器，5为数据处理器，6为信号放大驱动器，7为压缩空气进气口，8为电磁阀，9为压缩空气出气口，10为上油腔体，10.1为进口，10.2为出口，10.3为环形上油腔口，11为油箱，12为蓄电池，13为继电器，14为电压升高装置，15为点火头，16为油嘴，16.1为进口端内壁，17为燃烧筒，18为报警器，19为油杯。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本发明实施例提供的可燃气体智能检测点火系统，包括：可燃气体检测传感器组件、数据处理模块和点火控制模块；
35.点火控制模块包括：自动点火装置和助燃液雾化装置；
36.数据处理模块分别通讯连接于可燃气体检测传感器组件、自动点火装置和助燃液雾化装置；数据处理模块能够根据可燃气体检测传感器组件的检测信息控制自动点火装置和助燃液雾化装置的开启。需要说明的是，数据处理模块能够将由可燃气体检测传感器组件发来的检测信息进行解析和处理得到检测结果，并再根据检测结果控制自动点火装置和助燃液雾化装置的开启。
37.从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的可燃气体智能检测点火系统中，首先由可燃气体检测传感器组件对待检测气体进行检测并将检测信息发送至数据处理模块，然后由数据处理模块对检测信息进行解析处理得到检测结果，并根据此检测结果(检测为可燃气体)控制自动点火装置和助燃液雾化装置的开启，以实现了可燃气体的自动点火。本方案如此设计，以便于实现了可燃气体的自动检测、自动识别、自动判断点火等的目的，全程无需设置专门的点火人员，而且为全自动控制点火，从而不仅保护了职工的安全，而且也降低了企业的生产风险。
38.具体地，如图1所示，助燃液雾化装置包括：吹气机构、油箱11和油嘴16；
39.吹气机构的控制器通讯连接于数据处理模块，以便于实现数据处理模块对吹气机构开启的控制；如图2所示，油嘴16的进口端设有上油腔体10，上油腔体10的进口10.1连接于油箱11；吹气机构用于带动上油腔体10内空气的流动以减少上油腔体10内的压强，以使得油箱11的油液能够在压强差的作用下，向上油腔体10喷出并流向油嘴16，即为使得喷出的油液经油嘴16形成雾状的油气，进而实现了助燃液雾化装置的雾化助燃效果。当然，本方案还可以采用液化天然气雾化助燃的方式，以实现上述的目的。在本方案中，通过吹气机构产生的压强差控制了油箱11的出油，以省略了与其配套的出油控制机构，从而有助于精简了本系统的结构。
40.在本方案中，如图3所示，吹气机构包括：依次连接的压缩空气进气口7、电磁阀8和
压缩空气出气口9；
41.如图2所示，电磁阀8通讯连接于数据处理模块；压缩空气出气口9的末端与油嘴16的进口端内壁16.1之间形成环形上油腔口10.3，且上油腔体10的出口10.2连接于环形上油腔口10.3。本方案如此设计，以便于获得紧致的出油效果，而且还有助于增大了油箱11的出油量。另外，需要说明的是，如图2所示，本方案中的上油腔体为环形腔体，其中，环形腔体的内环用于安装压缩空气出气口9的末端。
42.为了进一步优化上述的技术方案，如图2所示，压缩空气出气口9的末端与油嘴16的进口端同轴设置，当然，压缩空气出气口9的末端与环形上油腔口10.3也为同轴设置。本方案如此设计，一方面，以便于加快上油腔体10内空气的流动，使其压强减小促使油箱11的油液自动喷涌出来；另一方面，以便于借助压缩空气出气口9的气力顺道将油液吹至油嘴16。在本方案中，通过吹气机构的吹气以在油箱11与油嘴16之间制造压强差，促使油箱11中的油液被自动喷涌出来并经油嘴16形成雾状油气，即为通过吹气机构为油箱11提供了油液输出动力。
43.具体地，如图2所示，为了增强压缩空气出气口9的末端的出气效果，以便于上油腔体10形成较好的出油效果，相应地，压缩空气出气口9的末端为收口结构；
44.为了增大上油腔体10的出油量，以便于提升油嘴16的助燃效果，相应地，油嘴16的进口端为扩口结构。
45.在本方案中，助燃液雾化装置只用于可燃气的助燃点火阶段，在可燃气点火后，数据处理模块就会控制助燃液雾化装置关闭，以避免油箱11被持续出油，如此一来，则使得被被喷涌出来且未被雾化的油液残留在上油腔体中。为了实现残留油液的统一回收处理，相应地，如图2所示，所述助燃液雾化装置还包括：用于回收上油腔体10内的油液的油杯19。进一步地，油杯19连接于上油腔体10的回流口。其中，上油腔体10的回流口和上油腔体10的进口10.1，均位于上油腔体10(环形腔体)的底部，且两者间隔180
°
。
46.为了进一步优化上述的技术方案，为了能够更好地实现远程控制点火，相应地，本方案中的自动点火装置选用电子点火装置；进一步地，为了实现自动操控更加地便捷、安全可靠，本方案中的电子点火装置优选为电火花点火装置。
47.具体地，如图1所示，电火花点火装置包括：依次连接的蓄电池12、继电器13、电压升高装置14、点火头15和燃烧筒17；
48.继电器13通讯连接于数据处理模块；点火头15与油嘴16配合，且一同设置在燃烧筒17。具体地，在数据处理模块控制继电器13开启后，蓄电池12的电流通过电压升高装置14到达点火头15，使得点火头15产生高压放电效应，进而促使点火头15不断产生电火花，以使得电火花与雾状油气在燃烧筒17处相遇并发生点燃，以此实现了可燃气体的自动点火。
49.为了进一步优化上述技术方案，如图1所示，可燃气体检测传感器组件包括：依次连接的可燃气体检测进气口1、可燃气体检测传感器2和可燃气体检测出气口3；
50.可燃气体检测进气口1用于连接排气管线或放喷管线；可燃气体检测传感器2通讯连接于数据处理模块，以便于可燃气体检测传感器2能够将检测信号传送至数据处理模块以作解析和处理，从而实现了可燃气体的自动检测与自动识别的衔接；可燃气体检测出气口3用于连接燃烧筒17，即为先由数据处理模块确定待检测气体为可燃气体后，再通过可燃气体检测出气口3将排气管线或放喷管线中的可燃气体引入燃烧筒17。
51.在本方案中，如图1所示，数据处理模块包括：依次通讯连接的a/d转换器4、数据处理器5和信号放大驱动器6；
52.a/d转换器4通讯连接于可燃气体检测传感器组件；信号放大驱动器6分别通讯连接于自动点火装置与助燃液雾化装置。其中，a/d转换器4用于将可燃气体检测传感器组件采集到的气体成分信号转换成电信号(即为感应信号)，以便于数据处理模块5能够对采集到的感应信号进行解析和处理，并得到不同的检测结果(输出信号)，当检测结果为可燃气体时，信号放大驱动器6再将检测结果放大，以便于数据处理模块5能够更好地触发电磁阀8和继电器13的开启。
53.为了进一步优化上述技术方案，如图1所示，本发明实施例提供的可燃气体智能检测点火系统还包括：报警器18；报警器18通讯连接于数据处理器5。由上文可知，在数据处理器5解析并得出感应信号为可燃气体时，数据处理器5能够控制报警器18的开启，以便于提醒职工请勿靠近燃烧筒17，以此有助于降低了职工作业的风险性。
54.本发明实施例还提供了一种井控装备，包括：钻井用点火装置，所述钻井用点火装置为如上所述的可燃气体智能检测点火系统。由于本方案采用了上述的可燃气体智能检测点火系统，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。
55.下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
56.本发明针对目前可燃气体不能自动识别、自动点火，需要人工点火的问题，形成一种可燃气体智能检测、自动识别、自动判断点火的系统。
57.本发明主要由可燃气体检测传感器组件、数据处理模块、点火控制模块组成。所述可燃气体检测传感器可自动识别可燃气体，可燃气体传感器通过连接电缆与数据处理模块连接，所述数据处理模块对感应信号进行解析，得到不同的输出结果，若是可燃气体则报警器报警，信号输出放大电路将输出信号放大，进入点火控制模块。
58.其中，可燃气体检测传感器组件包括可燃气体检测进气口1、可燃气体检测传感器2、可燃气体检测出气口3。数据处理模块的主要核心是数据处理器5，同时包括a/d转换器4，信号放大驱动器6，蓄电池12和报警器18。可燃气体通过数据处理模块后，判断是否进行点火，点火控制模块主要包括用于压缩空气的进气口7，用于控制进气口7与出气口9之间的压缩空气流通的电磁阀8，用于供油的油箱11，用于上油的上油腔体10，用于油雾化的油嘴16，用于为电磁阀8供电的蓄电池12，用于电源供制的继电器13，用于电压高低转换的电压升高装置14，用于点火的点火头15，用于点火的燃烧筒17，出气口3的气体在燃烧筒17处被点燃。
59.如图1所示，可燃气体检测传感器组件包括：可燃气体检测进气口1，出气口3和可燃气体感器2组成，该装置分别安装于液气分离器排气管线和放喷管线，用于感应可燃气体信号，并传送信号给所述数据处理模块。在具体实施中，该装置安装在排气管线，或者放喷管线中，可燃气体传感器2通过连接电缆与数据处理模块4连接，用于实现感应信号的传输。需要说明的是，本发明中的感应信号指的是可燃气体感应元件在感应到气体，根据气体产生的不同电信号，数据处理模块的作用就是对感应信号进行解析，得到不同的输出结果，结果是可燃气体，则报警器18报警，信号输出放大电路将输出信号放大，控制电磁阀开启。
60.电磁阀开启后，压缩空气进气口7的压缩空气通过电磁阀8流向上油腔体10，气体从上油口吹过，促使压强减小，以使得油箱中11油被喷涌出来，经过油嘴16成雾状喷出。
61.同时继电器13开启后，蓄电池12的电流通过电压升高装置14到点火头15，会产生
高压放电效应，不断产生电火花，电火花与雾状油气在燃烧筒17处点燃。本发明可实现自动判断、自动识别、自动点火，全程无需人工，完全实现自动控制。
62.本发明的有益效果通过智能检测点火控制系统，实现自动识别、自动点火，不需要设置专门的点火人员，点火更迅速，随时可以进行节流循环排气放喷点火，只要有可燃气体排出，点火筒就会被提前点燃，保护职工安全及生产安全，降低安全风险。
63.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
64.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。