CN116123910A - 高温钻探用钻井液降温冷却装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温钻探用钻井液降温冷却装置及其方法，装置包括风冷冷却罐、水冷冷却罐和冷却塔，所述风冷冷却罐的顶部设有轴流风机，所述风冷冷却罐的外壁两侧开设有窗，作为进风口，所述风冷冷却罐与水冷冷却罐通过管道连接，所述水冷冷却罐内设有盘管，第一台所述水冷冷却罐与冷却塔连接，所述冷却塔的出水口处设有风冷模块机组，所述冷却塔与循环水泵连接，所述循环水泵与水冷冷却罐连接。本发明钻井液冷却方式包括三种：一级冷却，风冷；二级冷却，水冷；三级冷却：密度调节。本发明提升了钻井液的处理量，满足高温钻井时大量钻井液冷却降温处理需求。
Description
技术领域
本发明属于高温钻探时的钻井液降温冷却技术领域，具体涉及一种高温钻探用钻井液降温冷却装置及其方法。
背景技术
在中高温地热井和深部油气井钻井中，返回地面的钻井液温度过高，不但影响钻井液的性能，而且还影响井下钻具及导向测试工具的环境温度、使用寿命、机械钻速和井壁稳定性，在高温钻井作业中通过专用装置及时冷却钻井液使之达到适宜的温度非常必要，对返回地面的钻井液进行及时的冷却降温处理，以提高高温钻井作业的效率和安全性。
1、现有的钻井液降温冷却一般采用风机冷却或者换热冷却，因为钻井液循环系统的流量比较大，且要求降温效果在30℃左右，降温效果达不到高温钻井实际钻井液冷却需求。
2、换热冷却一般包括钻井液罐、钻井液泵、板式换热器水泵组和冷却塔，通过钻井液泵将钻井液罐内高温钻井液泵送至板式换热器，通过水泵组将冷却塔中的冷却水泵送入板式换热器中，使得钻井液与水进行换热，完成对钻井液降温，换热效率较低，并且板式换热器容易堵塞，清洗困难，导致实用性较低。
3、市面上现有的钻井液冷却装置一般对钻井液的处理量小于80m3/h，无法满足高温钻井时大量钻井液冷却降温处理需求。
发明内容
本发明的目的是为解决上述问题，本申请提出一种无需对板式换热器进行清理，可满足高温钻井时大量钻井液冷却降温处理需求，不改变原有钻井液性能，提高钻井液在高温钻井过程中实用性的钻井液降温冷却装置。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种高温钻探用钻井液降温冷却装置，包括风冷冷却罐、水冷冷却罐和冷却塔，所述风冷冷却罐的顶部设有轴流风机，所述风冷冷却罐的外壁两侧开设有窗，作为进风口，所述风冷冷却罐与水冷冷却罐通过管道连接，所述水冷冷却罐内设有盘管，所述水冷冷却罐设有3台，并通过钢管串联连接，每台所述水冷冷却罐之间的连接均通过橡胶软接头连接，靠近水冷冷却罐处设有温度计、压力表和蝶阀，第一台所述水冷冷却罐与冷却塔连接，所述冷却塔内设有排水管，所述冷却塔内设有管道接自来水管，靠近所述自来水管处设有水表和防倒流止回器，所述冷却塔的出水口处设有风冷模块机组，所述冷却塔与循环水泵连接，所述循环水泵与水冷冷却罐连接。
进一步的：所述盘管中流通的媒介为冷却水，所述冷却水为软化水。
进一步的：所述轴流风机设有两台。
进一步的：所述冷却塔的流量为300m3/h，所述冷却塔放置在室外，安装在槽钢支架上，槽钢支架不低于1.2m。
进一步的：所述循环水泵设有四台，流量均为165m3/h，循环水泵设置于水泵房内。
钻井液冷却方式包括三种：
(1)一级冷却：风冷，从钻井井口出来的高温钻井液，经振动筛除去大粒颗粒后，进入风冷冷却罐；
(2)二级冷却：水冷，从风冷冷却罐出来的钻井液，通过管道进入水冷冷却罐，与盘管直接接触进行热交换，水冷冷却罐设有三台，串联连接，在前期先安装两台，根据钻井工程中钻井液的实际参数确定是否安装第三台，盘管中的冷却水井水冷冷却罐与钻井液换热后，流至冷却塔降温，之后再经过循环水泵送至水冷冷却罐，形成循环；
(3)三级冷却：密度调节，钻井液从井口出来，经冷却罐的过程中，会有部分水分蒸发，导致钻井液密度提高，在此过程中需向钻井液中补充自来水进行降温冷却。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本装置采用三级冷却装置，提升了钻井液的处理量，可满足高温钻井时大量钻井液冷却降温处理需求；
2、本装置二级冷却水冷冷却罐处采用软化水，无需对水冷罐进行后期清洗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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，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。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为图1中A部分水冷冷却罐放大结构图；
图3为图1中B部分循环水泵放大结构图；
图4为图1中C部分冷却塔放大结构图；
图5为本发明测试流程图一；
图6为本发明测试流程图二；
图中：1-风冷冷却罐，11-轴流风机，2-水冷冷却罐，3-冷却塔，31-水表，32-防倒流止回器，33-排水管，4-循环水泵，5-橡胶软接头，6-温度计，7-压力表，8-蝶阀。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例只作为对本发明的说明，不作为对本发明的限定。
如图1～4所示的高温钻探用钻井液降温冷却装置，包括风冷冷却罐1、水冷冷却罐2和冷却塔3，所述风冷冷却罐1的顶部设有轴流风机11，所述风冷冷却罐1的外壁两侧开设有窗，作为进风口，所述风冷冷却罐1与水冷冷却罐2通过管道连接，所述水冷冷却罐2内设有盘管，所述水冷冷却罐2设有3台，并通过钢管串联连接，每台所述水冷冷却罐2之间的连接均通过橡胶软接头2连接，靠近水冷冷却罐2处设有温度计6、压力表7和蝶阀8，第一台所述水冷冷却罐2与冷却塔3连接，所述冷却塔3内设有排水管，所述冷却塔3内设有管道接自来水管，靠近所述自来水管处设有水表31和防倒流止回器32，所述冷却塔3的出水口处设有风冷模块机组，所述冷却塔3与循环水泵4连接，所述循环水泵4与水冷冷却罐2连接。
本装置中钻井液的冷却方式包括三种：
(1)一级冷却：风冷，从钻井井口出来的高温钻井液，温度90℃左右，流量：150m3/h，经振动筛除去粒径较大的颗粒后，进入风冷冷却罐，风冷冷却罐配备两台轴流风机，设置于灌顶，在罐体两侧开窗，作为风冷冷却罐的进风口；在本装置中，设计风冷冷却罐1台；
(2)二级冷却：水冷，从风冷冷却罐出米的钻井液，通过连接管道进入水冷冷却罐，与盘管直接接触进行热交换；在本装置中，设计水冷冷却罐3台，串联连接，在项目前期可以先安装2台，根据钻井工程中泥钻井液的实际参数确定是否安装第3台，盘管中所流通的媒介为冷却水，盘管中的冷却水经水冷冷却罐与钻井液换热后，回到冷却搭降温，之后经过循环水泵再送至水冷冷却罐，形成循环。
(3)三级冷却：密度调节，钻井液从井口出来，经冷却罐的过程中，会有部分水分蒸发，导致钻井液密度提高，由于钻井泥浆需保持一定的密度范围，因而需要对其密度进行调节，在此过程中需向钻井液中补充自来水进行降温冷却。
本装置中，水冷冷却塔配备两台流量为300m3/h的冷却塔，工频运行，冷却塔放置于室外，安装在槽钢支架上，支架高度不低于1.2m；循环水泵设有四台，流量均为165m3/h，水泵工频运行，循环水泵设在水泵房内。
实施例
本项目位于新疆维吾尔自治区昌吉市，为一地热钻井液冷却系统，由于地下岩土层温度较高，钻井过程中循环泥浆的温度会大幅提高，预计将达到90℃左右，影响泥浆的正常循环，本装置将通过水冷和风冷的形式，将循环泥浆进行冷却(45℃)左右，以保证泥浆的正常工作。
设计计算参数
设计参数：
泥浆巡皇流量：150m3/h
钻井泥浆出口温度：90℃
钻井泥浆进口温度(目标冷却温度)：45℃
冷却负荷：约7800KW。
通过上述冷却方式，提升了钻井液的处理量，满足高温钻井时大量钻井液冷却降温处理需求，而且二级水冷冷却罐中采用软化水，无需对水冷罐进行后期清洗。
本发明中未做详细描述的内容均为现有技术。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述。故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。
Claims (6)
1.高温钻探用钻井液降温冷却装置，其特征在于：包括风冷冷却罐(1)、水冷冷却罐(2)和冷却塔(3)，所述风冷冷却罐(1)的顶部设有轴流风机(11)，所述风冷冷却罐(1)的外壁两侧开设有窗，作为进风口，所述风冷冷却罐(1)与水冷冷却罐(2)通过管道连接，所述水冷冷却罐(2)内设有盘管，所述水冷冷却罐(2)设有3台，并通过钢管串联连接，每台所述水冷冷却罐(2)之间的连接均通过橡胶软接头(2)连接，靠近水冷冷却罐(2)处设有温度计(6)、压力表(7)和蝶阀(8)，第一台所述水冷冷却罐(2)与冷却塔(3)连接，所述冷却塔(3)内设有排水管，所述冷却塔(3)内设有管道接自来水管，靠近所述自来水管处设有水表(31)和防倒流止回器(32)，所述冷却塔(3)的出水口处设有风冷模块机组，所述冷却塔(3)与循环水泵(4)连接，所述循环水泵(4)与水冷冷却罐(2)连接。
2.根据权利要求1所述的高温钻探用钻井液降温冷却装置，其特征在于：所述盘管中流通的媒介为冷却水，所述冷却水为软化水。
3.根据权利要求1所述的高温钻探用钻井液降温冷却装置，其特征在于：所述轴流风机(11)设有两台。
4.根据权利要求1所述的高温钻探用钻井液降温冷却装置，其特征在于：所述冷却塔(3)的流量为300m3/h，所述冷却塔(3)放置在室外，安装在槽钢支架上，槽钢支架不低于1.2m。
5.根据权利要求1所述的高温钻探用钻井液降温冷却装置，其特征在于：所述循环水泵(4)设有四台，流量均为165m3/h，循环水泵(4)设置于水泵房内。
6.根据权利要求1～5任一项所述的高温钻探用钻井液降温冷却方法，其特征在于：钻井液冷却方式包括三种：
(1)一级冷却：风冷，从钻井井口出来的高温钻井液，经振动筛除去大粒颗粒后，进入风冷冷却罐(1)；
(2)二级冷却：水冷，从风冷冷却罐(1)出来的钻井液，通过管道进入水冷冷却罐(2)，与盘管直接接触进行热交换，水冷冷却罐(2)设有三台，串联连接，在前期先安装两台，根据钻井工程中钻井液的实际参数确定是否安装第三台，盘管中的冷却水井水冷冷却罐(2)与钻井液换热后，流至冷却塔(3)降温，之后再经过循环水泵(4)送至水冷冷却罐(2)，形成循环；
(3)三级冷却：密度调节，钻井液从井口出来，经冷却罐的过程中，会有部分水分蒸发，导致钻井液密度提高，在此过程中需向钻井液中补充自来水进行降温冷却。
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2022
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