开关火驱井的控制方法与流程

1.本发明涉及火驱重力泄油开采技术领域，具体而言，涉及一种开关火驱井的控制方法。


背景技术：

2.火驱重力泄油是直井在油层上部点火，水平井在油层底部采油，两井之间平面距离小于3m，在火驱生产过程中，火驱产生的气体只能从水平井排出，产出气的组分主要有co2、co、o2、n2、h2、ch4等气体，其中co2、n2是惰性气体，co、ch4、h2的爆炸极限与氧气含量、温度、压力等有关。在火驱过程中，当水平井正常燃烧，稳定生产时，产出气o2含量低于1％，co2含量12％以上，co含量1％以下，h2、ch4含量很低，n2含量70％以上，水平井处于安全生产状态，当火驱生产异常时，水平井会间歇的气窜，表现为o2含量升高，co2含量下降，当o2含量上升到一定量时，产出气各组分与氧气混合达到一定比例时，就会发生爆炸安全事故，并且水平井因此报废，严重影响火驱生产效果。现有的只给出单一o2安全界限，o2安全界限值一般给出3％、5％，这种方法没有结合其他可燃可爆炸气体的安全界限，可能会造成关井时机不合适，易导致过早关井使生产井产量下降，或错过关井时机，发生爆炸等安全事故。
3.也就是说，现有技术中存在火驱井开关难以控制易造成事故的问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供了一种开关火驱井的控制方法，以解决现有技术中火驱井开关难以控制易造成事故的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种开关火驱井的控制方法，火驱井在生产过程中会产生大量的气体，其中，气体包括甲烷、氢气和氧气，开关火驱井的控制方法包括：监测甲烷含量、氧气含量和氢气含量；根据甲烷含量与甲烷爆炸临界范围的关系、氧气含量与氢气爆炸氧气临界范围或者甲烷爆炸氧气临界范围的关系、氢气含量与氢气爆炸临界范围的关系，确定火驱井的打开或关闭。
6.进一步地，在确定火驱井的打开或关闭的过程中，当氢气含量小于氢气爆炸临界范围、甲烷含量小于甲烷爆炸临界范围时，火驱井打开；当氢气含量小于氢气爆炸临界范围、甲烷含量大于甲烷爆炸临界范围、氧气含量小于甲烷爆炸氧气临界范围时，火驱井打开；当氢气含量小于氢气爆炸临界范围、甲烷含量大于甲烷爆炸临界范围、氧气含量大于甲烷爆炸氧气临界范围时，火驱井关闭；氢气含量大于氢气爆炸临界范围、氧气含量小于氢气爆炸氧气临界范围时，火驱井打开；氢气含量大于氢气爆炸临界范围、氧气含量大于氢气爆炸氧气含量时，火驱井关闭。
7.进一步地，甲烷爆炸氧气临界范围大于甲烷爆炸临界范围的2倍。
8.进一步地，氢气爆炸氧气临界范围大于氢气爆炸临界范围的0.5倍。
9.进一步地，氢气含量小于氢气爆炸范围且甲烷含量在甲烷爆炸临界范围内时，氧气含量小于甲烷爆炸临界范围的甲烷爆炸临界范围下限的2倍时，打开火驱井；氧气含量大
于甲烷爆炸临界范围下限的2倍时，关闭火驱井。
10.进一步地，氢气含量小于氢气爆炸范围且甲烷含量大于甲烷爆炸临界范围时，氧气含量小于甲烷爆炸临界范围的甲烷爆炸临界范围上限的2倍时，打开火驱井；氧气含量大于甲烷爆炸临界范围上限的2倍时，关闭火驱井。
11.进一步地，甲烷含量在3％至4％之间为甲烷爆炸临界范围。
12.进一步地，氢气含量大于等于3％为氢气的爆炸范围。
13.进一步地，在确定火驱井的打开或关闭的过程中，甲烷含量小于3％，氢气含量小于3％，火驱井打开；甲烷含量小于3％，氢气含量大于等于3％，氧气含量小于1.5％，火驱井打开；甲烷含量小于3％，氢气含量大于等于3％，氧气含量大于等于1.5％，火驱井关闭；甲烷含量大于等于3％且小于4％，氢气含量小于3％，氧气含量小于6％，火驱井打开；甲烷含量大于等于3％且小于4％，氢气含量小于3％，氧气含量大于等于6％，火驱井关闭；甲烷含量大于等于3％且小于4％，氢气含量大于等于3％，氧气含量小于1.5％，火驱井打开；甲烷含量大于等于3％且小于4％，氢气含量大于等于3％，氧气含量大于等于1.5％，火驱井关闭；甲烷含量大于等于4％，氢气含量小于3％，氧气含量小于8％，火驱井打开；甲烷含量大于等于4％，氢气含量小于3％，氧气含量大于等于8％，火驱井关闭；甲烷含量大于等于4％，氢气含量大于等于3％，氧气含量小于1.5％，火驱井打开；甲烷含量大于等于4％，氢气含量大于等于3％，氧气含量大于等于1.5％，火驱井关闭。
14.进一步地，开关火驱井的控制方法还包括：监测火驱井的井口的生产压力和火驱井的井口温度；当生产压力处于预设压力范围内且井口温度处于预设温度范围内时，再确定火驱井的打开或关闭。
15.进一步地，预设压力范围大于等于0.5mpa且小于等于2mpa；预设温度范围大于等于40℃且小于等于90℃。
16.应用本发明的技术方案，火驱井在生产过程中会产生大量的气体，其中，气体包括甲烷、氢气和氧气，开关火驱井的控制方法包括：监测甲烷含量、氧气含量和氢气含量；根据甲烷含量与甲烷爆炸临界范围的关系、氧气含量与氢气爆炸氧气临界范围或者甲烷爆炸氧气临界范围的关系、氢气含量与氢气爆炸临界范围的关系，确定火驱井的打开或关闭。
17.通过监测甲烷含量、氧气含量和氢气含量，使得火驱井在生产过程中产生的多种可燃气体的含量可以得到有效监测，扩大了监测范围。根据甲烷含量与甲烷爆炸临界范围的关系、氧气含量与氢气爆炸氧气临界范围或者甲烷爆炸氧气临界范围的关系、氢气含量与氢气爆炸临界范围的关系，确定火驱井的打开或关闭，当监测到可燃气体的含量超过相应爆炸临界范围的时候，控制火驱井关闭，保证了火驱井生产过程中的安全性。通过细化各组分的开井、关井的含量，保证了火驱井有效开井，能延长火驱井生产时间，提高单井产量。
附图说明
18.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1示出了根据本发明的一种开关火驱井的控制方法的流程图。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
21.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
22.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
23.为了解决现有技术中火驱井开关难以控制易造成事故的问题，本发明提供了一种开关火驱井的控制方法。
24.如图1所示，火驱井在生产过程中会产生大量的气体，其中，气体包括甲烷、氢气和氧气，开关火驱井的控制方法包括：监测甲烷含量、氧气含量和氢气含量；根据甲烷含量与甲烷爆炸临界范围的关系、氧气含量与氢气爆炸氧气临界范围或者甲烷爆炸氧气临界范围的关系、氢气含量与氢气爆炸临界范围的关系，确定火驱井的打开或关闭。
25.通过监测甲烷含量、氧气含量和氢气含量，使得火驱井在生产过程中产生的多种可燃气体的含量可以得到有效监测，扩大了监测范围。根据甲烷含量与甲烷爆炸临界范围的关系、氧气含量与氢气爆炸氧气临界范围或者甲烷爆炸氧气临界范围的关系、氢气含量与氢气爆炸临界范围的关系，确定火驱井的打开或关闭，当监测到可燃气体的含量超过相应爆炸临界范围的时候，控制火驱井关闭，保证了火驱井生产过程中的安全性。通过细化各组分的开井、关井的含量，保证了火驱井有效开井，能够延长火驱井生产时间，提高单井产量。
26.需要说明的是，在火驱井的生产过程中会还会产生co，co的量占气体总量的10％时，才会发生爆炸，而在火驱井生产过程中产生的co的量与气体总量的比值总是小于5％的。也就是说，一般情况下，co是不会导致爆炸的。因此在对火驱井控制时，就不再考虑co的对爆炸的影响了。
27.具体的，在确定火驱井的打开或关闭的过程中，当氢气含量小于氢气爆炸临界范围、甲烷含量小于甲烷爆炸临界范围时，火驱井打开。这样设置无论氧气含量是多少，可燃气体都不会达到发生爆炸的条件，火驱井不会发生爆炸，控制火驱井处于打开的状态。需要说明的是，氢气含量小于氢气爆炸临界范围时，氢气是不会发生爆炸的，此时无论氧气含量是多少，氢气都不会发生爆炸。甲烷含量小于甲烷爆炸临界范围时，甲烷是不会发生爆炸的，此时无论氧气含量是多少，甲烷都不会发生爆炸。
28.当氢气含量小于氢气爆炸临界范围、甲烷含量大于甲烷爆炸临界范围、氧气含量小于甲烷爆炸氧气临界范围时，火驱井打开。氢气含量小于氢气爆炸临界范围时，氢气是不会发生爆炸的，此时火驱井发生爆炸的因素是甲烷含量和氧气含量的关系。当甲烷含量大于甲烷爆炸临界范围时，同时检测到氧气含量小于甲烷爆炸氧气临界范围时，可燃气体甲烷对应的爆炸所需氧气含量未达到发生爆炸的含量，火驱井不会发生爆炸，控制火驱井处于打开的状态。这样设置不会在监测到甲烷含量大于甲烷爆炸临界范围就使火驱井关闭，细化了各组气体含量会发生爆炸的可能性，在保证安全性的前提下，延长了火驱井开井的
时间，能够有效提高火驱井的产量。
29.当氢气含量小于氢气爆炸临界范围、甲烷含量大于甲烷爆炸临界范围、氧气含量大于甲烷爆炸氧气临界范围时，火驱井关闭。氢气含量小于氢气爆炸临界范围时，氢气是不会发生爆炸的，此时影响火驱井发生爆炸的因素是甲烷含量和氧气含量的关系。当甲烷含量大于甲烷爆炸临界范围，同时氧气含量大于甲烷爆炸氧气临界范围时，可燃气体甲烷对应的爆炸所需氧气含量达到发生爆炸的含量，火驱井易发生爆炸，控制火驱井关闭，避免超过爆炸临界范围的可燃气体甲烷遇氧气发生爆炸，保证了火驱井生产过程中的安全性。
30.当氢气含量大于氢气爆炸临界范围、氧气含量小于氢气爆炸氧气临界范围时，火驱井打开。氢气含量大于氢气爆炸范围，此时影响火驱井发生爆炸的因素是氢气含量和氧气含量的关系。当氢气含量大于氢气爆炸临界范围、氧气含量小于氢气爆炸氧气临界范围时，可燃气体氢气对应的爆炸所需氧气含量未达到发生爆炸的氧气含量，火驱井不会发生爆炸，控制火驱井处于开井的状态，延长了火驱井开井的时间，能够有效提高火驱井的产量。
31.当氢气含量大于氢气爆炸临界范围、氧气含量大于氢气爆炸氧气含量时，火驱井关闭。氢气含量大于氢气爆炸范围，此时影响火驱井发生爆炸的因素是氢气含量和氧气含量的关系。当氢气含量大于氢气爆炸临界范围，同时氧气含量大于氢气爆炸氧气含量时，可燃气体氢气对应的爆炸所需氧气含量达到发生爆炸的氧气含量，火驱井易发生爆炸，控制火驱井关闭，保证火驱井生产过程中的安全性。
32.具体的，甲烷爆炸氧气临界范围大于甲烷爆炸临界范围的2倍。甲烷爆炸是需要氧气的，且只有在甲烷和氧气达到一定的比例范围内才有可能发生爆炸。
33.具体的，氢气爆炸氧气临界范围大于氢气爆炸临界范围的0.5倍。氢气爆炸是需要氧气的，且只有氢气和氧气达到一定的比例范围内才有可能发生爆炸。
34.当然，氢气含量小于氢气爆炸范围且甲烷含量在甲烷爆炸临界范围内时，氧气含量小于甲烷爆炸临界范围的甲烷爆炸临界范围下限的2倍时，打开火驱井；氧气含量大于甲烷爆炸临界范围下限的2倍时，关闭火驱井。当氢气含量小于氢气爆炸范围且甲烷含量在甲烷爆炸临界范围内的同时氧气含量小于甲烷爆炸临界范围的甲烷爆炸临界范围下限的2倍时，可燃气体甲烷对应的爆炸所需氧气含量未达到发生爆炸的氧气含量，火驱井不会发生爆炸，控制火驱井处于打开的状态下，能够延长火驱井开井的时间，提高火驱井的产量。当氧气含量大于甲烷爆炸临界范围下限的2倍时，可燃气体甲烷对应的爆炸所需氧气含量达到发生爆炸的氧气含量，火驱井易发生爆炸，这时控制火驱井关闭，能够保证火驱井生产过程中的安全性。
35.或者，氢气含量小于氢气爆炸范围且甲烷含量大于甲烷爆炸临界范围时，氧气含量小于甲烷爆炸临界范围的甲烷爆炸临界范围上限的2倍时，打开火驱井；氧气含量大于甲烷爆炸临界范围上限的2倍时，关闭火驱井。当氢气含量小于氢气爆炸范围且甲烷含量大于甲烷爆炸临界范围的同时氧气含量小于甲烷爆炸临界范围的甲烷爆炸临界范围上限的2倍时，可燃气体甲烷对应的爆炸所需氧气含量未达到发生爆炸的氧气含量，火驱井不会发生爆炸，控制火驱井处于打开的状态下，能够延长火驱井开井的时间，提高火驱井的产量。当氧气含量大于甲烷爆炸临界范围上限的2倍时，可燃气体甲烷对应的爆炸所需氧气含量达到发生爆炸的氧气含量，火驱井易发生爆炸，这时控制火驱井关闭，能够保证火驱井生产过
程中的安全性。
36.具体的，甲烷含量在3％至4％之间为甲烷爆炸临界范围。也就是说，当检测到甲烷含量在3％至4％以下时，甲烷含量处于安全范围，此时无论氧气含量在什么范围都不会发生爆炸，也不会威胁到火驱井的安全。
37.具体的，氢气含量大于等于3％为氢气的爆炸范围。也就是说，当检测到氢气含量达到3％或以上时，氢气会有发生爆炸的危险。
38.具体的，在确定火驱井的打开或关闭的过程中，甲烷含量小于3％，氢气含量小于3％，火驱井打开。甲烷含量和氢气含量都在安全范围内，此时无论氧气的含量是多少，都不会引起甲烷和氢气的爆炸，此时的火驱井会稳定工作。
39.甲烷含量小于3％，氢气含量大于等于3％，氧气含量小于1.5％，火驱井打开；甲烷含量小于3％，氢气含量大于等于3％，氧气含量大于等于1.5％，火驱井关闭。此时甲烷含量在安全范围内，而氢气可能发生爆炸，氢气爆炸与否取决于氧气含量的多少，具体来说取决于氧气含量与氢气爆炸氧气临界范围的关系，若氧气含量小于1.5％，此时火驱井不会发生爆炸，火驱井可以继续使用。若氧气含量大于1.5％，此时火驱井极易发生爆炸，为了稳定生产需要将火驱井关闭。
40.甲烷含量大于等于3％且小于4％，氢气含量小于3％，氧气含量小于6％，火驱井打开；甲烷含量大于等于3％且小于4％，氢气含量小于3％，氧气含量大于等于6％，火驱井关闭。这种情况是氢气在安全范围内，而甲烷可能发生爆炸，甲烷爆炸与否取决于氧气含量的多少，具体来说取决于氧气含量与甲烷爆炸氧气临界范围的关系，若氧气含量小于6％，此时火驱井不会发生爆炸，火驱井可以继续使用。若氧气含量大于6％，此时火驱井极易发生爆炸，为了稳定生产需要将火驱井关闭。
41.甲烷含量大于等于3％且小于4％，氢气含量大于等于3％，氧气含量小于1.5％，火驱井打开；甲烷含量大于等于3％且小于4％，氢气含量大于等于3％，氧气含量大于等于1.5％，火驱井关闭。这样情况氢气和甲烷可能发生爆炸，而氢气爆炸需要的氧气含量少，此时火驱井爆炸取决于氧气含量与氢气爆炸氧气临界范围的关系，若氧气含量小于1.5％，此时火驱井不会发生爆炸，火驱井可以继续使用。若氧气含量大于1.5％，此时火驱井极易发生爆炸，为了稳定生产需要将火驱井关闭。
42.甲烷含量大于等于4％，氢气含量小于3％，氧气含量小于8％，火驱井打开；甲烷含量大于等于4％，氢气含量小于3％，氧气含量大于等于8％，火驱井关闭。这种情况是氢气在安全范围内，而甲烷可能发生爆炸，甲烷爆炸与否取决于氧气含量的多少，具体来说取决于氧气含量与甲烷爆炸氧气临界范围的关系，若氧气含量小于8％，此时火驱井不会发生爆炸，火驱井可以继续使用。若氧气含量大于8％，此时火驱井极易发生爆炸，为了稳定生产需要将火驱井关闭。
43.甲烷含量大于等于4％，氢气含量大于等于3％，氧气含量小于1.5％，火驱井打开；甲烷含量大于等于4％，氢气含量大于等于3％，氧气含量大于等于1.5％，火驱井关闭。这样情况氢气和甲烷可能发生爆炸，而氢气爆炸需要的氧气含量少，此时火驱井爆炸取决于氧气含量与氢气爆炸氧气临界范围的关系，若氧气含量小于1.5％，此时火驱井不会发生爆炸，火驱井可以继续使用。若氧气含量大于1.5％，此时火驱井极易发生爆炸，为了稳定生产需要将火驱井关闭。
44.当然，开关火驱井的控制方法还包括：监测火驱井的井口的生产压力和火驱井的井口温度；当生产压力处于预设压力范围内且井口温度处于预设温度范围内时，再确定火驱井的打开或关闭。也就是说，当判断火驱井的井口的生产压力和火驱井的井口温度都处于预设范围内时，进一步判断各组分的爆炸极限及对应临界氧气含量，从而确定火驱井的打开或关闭。
45.具体的，预设压力范围大于等于0.5mpa且小于等于2mpa；预设温度范围大于等于40℃且小于等于90℃。需要说明的是，上述的确定开关火驱井的控制方法适用于预设压力范围在0.5mpa至2mpa的范围内，预设温度在40℃至90℃的范围内。
46.显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
47.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
48.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
49.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。