一种钻井液冷却系统技术方案

本发明专利技术提供的一种钻井液冷却系统，包括活动池、输送泵、进出口管汇装置和冷却装置，进出口管汇装置包括钻井液进出口管汇装置、冷源进出口管汇装置和冲洗管汇装置，具体包括钻井液进、出口管和冷源进、出口管，钻井液进、出口管路与冷源进、出口管路之间设有冲洗引流管和冲洗回流管，各管路上设有开关阀；冷却装置内有钻井液通道和冷源通道。进出口管汇装置采用模块化结构设计，实现了钻井液与冷源之间同向、逆向流动换热功能，以及钻井液通道的正、反向冲洗功能，冲洗功能使用简单便捷，冷却装置与进出口管汇装置之间形成箱式一体橇装结构，具有结构紧凑、移运方便、清洗简单高效的优点。

A drilling fluid cooling system

The invention provides a drilling fluid cooling system, which comprises a movable pool, a conveying pump, an inlet and outlet manifold device and a cooling device. The inlet and outlet manifold device comprises a drilling fluid inlet and outlet manifold device, a cold source inlet and outlet manifold device and a flushing manifold device, in particular comprising a drilling fluid inlet and outlet pipe and a cold source inlet and outlet pipe, and a drilling well. Between the liquid inlet and outlet pipelines and the cold source inlet and outlet pipelines, there are flushing drain pipes and flushing reflux pipes, and each pipeline is provided with a switch valve; the cooling device has a drilling fluid channel and a cold source channel. The inlet and outlet manifold device adopts modular structure design, realizes the function of co-flow and reverse heat transfer between drilling fluid and cold source, as well as the function of positive and reverse flushing of drilling fluid passage. The flushing function is simple and convenient to use. A box-type integral skid-mounted structure is formed between the cooling device and the inlet and outlet manifold device, and the structure is compact. The advantages of convenient transportation, simple and efficient cleaning are introduced.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液冷却系统
本专利技术涉及石油钻探
，特别涉及一种钻井液冷却系统。
技术介绍
在石油钻井过程中，由于井底温度高，且钻头钻杆与岩石井壁的摩擦产生大量热量，钻井液在循环过程中被不断升温，尤其对于深井、超深井等高温高压井钻探过程，钻井液返回地面时的温度能达到200℃以上，持续高温会严重恶化钻井液性能和稳定性、降低钻井设备的使用寿命和安全性。随着海上石油勘探开发技术的不断发展，开发出可满足大排量、高冷却效率的海上钻井液冷却系统成为海洋平台高温高压钻井工程的一项亟待解决的问题。传统钻井液冷却方式大多采用风冷或水冷方式，由于在海洋钻井中缺少充足的冷却用淡化水，因此海上钻井液冷却系统大多选择风冷方式，但风冷的冷却效率有限，且配套装置体积较大，难以满足冷却系统大排量、移动作业的工作需求。目前，采用钻井液和载冷剂在板式换热器液流通道中循环流动进行钻井液冷却的方式得到广泛应用，通过降低换热器中载冷剂温度和减小板式换热器内的液流间隙可有效提高冷却系统的换热效率。然而，实际应用发现，由于板式换热器内的液流间隙相对狭窄，当通过降低制冷剂温度来提高钻井液与制冷剂之间的换热冷却效率时，泥浆在循环通道中容易受过低温影响而发生凝固结冰，进而造成循环通道堵塞，反而使得换热无法正常进行。而且，换热通道内乙二醇等载冷剂一旦发生泄露，则会造成海洋环境污染。此外，由于钻井液排量大、且含有大量杂质或渣滓，冷却装置连续运行一定周期以后，相对狭窄的液流通道极易结垢造成通道堵塞，进而导致其冷却效率降低甚至无法正常工作，对装置进行停机检修、人工拆卸清洗后再组装过程也耗时费力，不能满足连续钻井的技术要求。而采用超声、电磁脉冲等方式进行循环通道清洗时，其配套设备的成本相对较高；采用化学方法进行清洗时，则不可避免的给钻井液、海洋环境带来一定的污染隐患，且清洗过程也相对复杂。
技术实现思路
为了上述技术问题，本专利技术实施例提供一种进出口管汇装置采用模块化结构设计、移运便捷且钻井液通道清洗简单方便的钻井液冷却系统。为了达到本专利技术的目的，本专利技术提供了一种钻井液冷却系统，该钻井液冷却系统包括活动池、输送泵、进出口管汇装置和冷却装置，进出口管汇装置包括钻井液进出口管汇装置、冷源进出口管汇装置和冲洗管汇装置，钻井液进出口管汇装置包括钻井液进口管、钻井液出口管，钻井液进口管位于钻井液出口管的上方，冷源进出口管汇装置包括冷源进口管、冷源出口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的一个与冷源进口管之间设有冲洗引流管，钻井液进口管和钻井液出口管中的另一个与冷源出口管之间设有冲洗回流管，冲洗引流管、冲洗回流管上均设有冲洗控制阀，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个、冷源进口管上均设有开关阀；冷却装置内包括多个并联的钻井液通道和多个并联的冷源通道，多个并联的钻井液通道与多个并联冷源通道之间交替间隔排布；输送泵包括钻井液泵和冷源泵，活动池、钻井液泵、钻井液进口管、每一钻井液通道、钻井液出口管依次相连接形成闭环流路，冷源泵、冷源进口管、每一冷源通道、冷源出口管依次相连接。本专利技术实施例中，进出口管汇装置采用模块化结构设计，并在钻井液进、出口管路与冷源进、出口管路之间设有冲洗引流管和冲洗回流管，钻井液进出口管路和冷源进出口管路上分别设置有用于控制钻井液进、出和冷源进、出的开关阀，钻井液进口管上设有用于控制冲洗引流管与钻井液进口管之间通断的开关阀，和/或用于控制冲洗引流管与钻井液出口管之间通断的开关阀，冷源进口管上设有用于控制冷源进口管与控制冷源出口管之间通断的开关阀。通过有效管理各管阀结构，从而实现了钻井液与冷源之间换热冷却功能以及钻井液通道的正、反向冲洗功能；且钻井液进出口管汇装置、冷源进出口管汇装置和冲洗管汇装置集中在一个箱式橇装结构上，并与冷却装置形成一体化箱式橇装整体，使得该钻井液冷却系统安装和移运过程简单方便，解决了传统钻井液冷却系统总体中各部分独立分散，连接管线布置混乱，造成结构整体占用空间大、移运不便的问题。钻井液冷却系统正常工作时，活动池内储存的钻井液(由井筒返回地面的温度较高的钻井液)首先通过钻井液泵经由输送管道输送至钻井液进口管，继而进入冷却装置并分配到各钻井液通道中，与此同时，冷源通过冷源泵输送至冷源进口管，进入冷却装置并分配到各冷源通道中，钻井液和冷源分别在钻井液通道和冷源通道中逆向或同向流动，利用钻井液和冷源在相邻两流体通道之间的温度差进行热交换，使钻井液降温冷却，完成热交换的钻井液从钻井液通道流出后经钻井液出口管输出最终返回至活动池，以备下一步钻井使用，冷源则沿其相对应的冷源出口管返回至冷源活动池。当使用冲洗功能时，分别打开冲洗引流管、冲洗回流管上的冲洗控制阀，冷源通过冲洗引流管或冲洗回流管引流至钻井液通道中，进而对钻井液通道进行在线正、反向冲洗。利用该正、反冲洗功能，解决了冷却装置中钻井液换热通道因结垢、清洗维护不便，导致换热通道易堵塞、冷却效率降低的问题，该冲洗功能使用操作简单且省时省力，清洗效率提高，使钻井液换热通道换热性能好，避免了频繁拆卸换热结构组件对冷却装置的拆装效率和密封性能造成不利影响，可满足冷却系统连续工作的技术要求；同时，该冲洗功能使用过程中，无需增设任何其他附属设备，相比于采用超声、电磁脉冲、化学方法等进行清洗的方式，本专利技术有利于降低冷却系统的结构成本和清洗功耗，从而提高该冷却装置的使用效能，进而保证该钻井液冷却系统的高效运行。可选地，冲洗管汇装置为正向冲洗管汇装置，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述一个为钻井液进口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个为所述钻井液出口管；或者，冲洗管汇装置为反向冲洗管汇装置，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述一个为钻井液出口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个为所述钻井液进口管。冷源从冷源进口输入，依次沿冷源进口管、冲洗引流管、钻井液进口管进入钻井液通道中进行冲洗，后经由钻井液出口管、冲洗回流管回流至冷源出口管上的冷源出口以排出，实现钻井液通道的正向冲洗(正向冲洗即冷源在钻井液通道中的流动方向与钻井液在钻井液通道中的流动方向相同)。当冷源从冷源进口输入，依次沿冷源进口管、冲洗引流管、钻井液出口管进入钻井液通道中进行冲洗，冲洗后经由钻井液进口管、冲洗回流管回流至冷源出口管上的冷源出口以排出，实现钻井液通道的反向冲洗(反向冲洗即冷源在钻井液通道中的流动方向与钻井液在钻井液通道中的流动方向相反)。容易理解的是，无论采用钻井液和冷源逆向流动还是同向流动换热方式，通过调整冲洗管汇装置的设置位置，同理可实现钻井液通道的正、反向冲洗功能，流通原理相同，在此不再赘述。可选地，钻井液进口管包括第一钻井液进口管、第一钻井液连接管，钻井液出口管包括第一钻井液出口管、第二钻井液连接管，第一钻井液连接管和第二钻井液连接管并列连接在第一钻井液进口管与第一钻井液出口管之间，第一钻井液连接管上设有钻井液进口，第二钻井液连接管上设有钻井液出口；冷源进口管包括第一冷源进口管、第一冷源连接管，冷源出口管包括第一冷源出口管、第二冷源连接管，第一冷源连接管和第二冷源连接管并列连接在第一冷源进口管与第一冷源出口管之间，第一冷源连接管上设有冷源进口，第二冷源连接管上设有冷源出口；冲洗引流管位于第一钻井液连接管与第一冷源连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井液冷却系统，包括活动池、输送泵、进出口管汇装置和冷却装置，其特征在于，进出口管汇装置包括钻井液进出口管汇装置、冷源进出口管汇装置和冲洗管汇装置，钻井液进出口管汇装置包括钻井液进口管、钻井液出口管，钻井液进口管位于钻井液出口管的上方，冷源进出口管汇装置包括冷源进口管、冷源出口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的一个与冷源进口管之间设有冲洗引流管，钻井液进口管和钻井液出口管中的另一个与冷源出口管之间设有冲洗回流管，冲洗引流管、冲洗回流管上均设有冲洗控制阀，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个、冷源进口管上均设有开关阀；冷却装置内包括多个并联的钻井液通道和多个并联的冷源通道，多个并联的钻井液通道与多个并联冷源通道之间交替间隔排布；输送泵包括钻井液泵和冷源泵，活动池、钻井液泵、钻井液进口管、每一钻井液通道、钻井液出口管依次相连接形成闭环流路，冷源泵、冷源进口管、每一冷源通道、冷源出口管依次相连接。

【技术特征摘要】
1.一种钻井液冷却系统，包括活动池、输送泵、进出口管汇装置和冷却装置，其特征在于，进出口管汇装置包括钻井液进出口管汇装置、冷源进出口管汇装置和冲洗管汇装置，钻井液进出口管汇装置包括钻井液进口管、钻井液出口管，钻井液进口管位于钻井液出口管的上方，冷源进出口管汇装置包括冷源进口管、冷源出口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的一个与冷源进口管之间设有冲洗引流管，钻井液进口管和钻井液出口管中的另一个与冷源出口管之间设有冲洗回流管，冲洗引流管、冲洗回流管上均设有冲洗控制阀，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个、冷源进口管上均设有开关阀；冷却装置内包括多个并联的钻井液通道和多个并联的冷源通道，多个并联的钻井液通道与多个并联冷源通道之间交替间隔排布；输送泵包括钻井液泵和冷源泵，活动池、钻井液泵、钻井液进口管、每一钻井液通道、钻井液出口管依次相连接形成闭环流路，冷源泵、冷源进口管、每一冷源通道、冷源出口管依次相连接。2.根据权利要求1所述的钻井液冷却系统，其特征在于，冲洗管汇装置为正向冲洗管汇装置，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述一个为钻井液进口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个为所述钻井液出口管；或者，冲洗管汇装置为反向冲洗管汇装置，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述一个为钻井液出口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个为所述钻井液进口管。3.根据权利要求1所述的钻井液冷却系统，其特征在于，钻井液进口管包括第一钻井液进口管、第一钻井液连接管，钻井液出口管包括第一钻井液出口管、第二钻井液连接管，第一钻井液连接管和第二钻井液连接管并列连接在钻井液进口管与钻井液出口管之间，第一钻井液连接管上设有钻井液进口，第二钻井液连接管上设有钻井液出口；冷源进口管包括第一冷源进口管、第一冷源连接管，冷源出口管包括第一冷源出口管、第二冷源连接管，第一冷源连接管和第二冷源连接管并列连接在冷源进口管与冷源出口管之间，第一冷源连接管上设有冷源进口，第二冷源连接管上设有冷源出口；冲洗引流管位于第一钻井液连接管与第一冷源连接管之间，冲洗回流管位于第二钻井液连接管与第二冷源连接管之间；第一钻井液连接管、第二钻井液连接管、第一冷源连接管、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贵磊，侯林，王同友，李自立，于海安，阮雄，柯真军，顾卫中，王勇，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油田服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11