一种钻井液冷却管路系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种钻井液冷却管路系统及其控制方法，包括水罐，水罐上连接有水泵Ⅰ和水泵Ⅱ，水泵Ⅰ通过板式换热器Ⅰ连通冷却水塔组Ⅱ；水泵Ⅱ通过并联的两通路连通冷却水塔组Ⅰ；冷却水塔组Ⅰ和冷却水塔组Ⅱ通过管线连通；泥浆入口处连通有并联的砂泵Ⅰ和砂泵Ⅱ；砂泵Ⅰ和砂泵Ⅱ的出口通过并联的两通路连通板式换热器Ⅲ的热介质出口和板式换热器Ⅰ的热介质入口。通过压力监测实现无缝切换，可有效降低钻井液堵塞导致无法作业的风险，同时对作业完成后，通过反冲洗功能，实现对钻井液端管路实现反冲洗，防止钻井液管路结垢杜塞的风险。通过调节冷却水塔的风车电机运行数量，实现钻井液温度的一键式自动化控制，整个装置采用冗余设计，可靠性高。可靠性高。可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液冷却管路系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于油田钻井作业设备
，涉及一种钻井液冷却管路系统，还涉及一种基于此管路系统的控制方法。

技术介绍

[0002]钻井液冷却装置由于存在钻井液密度大、粘度高等特点，在使用时容易造成板式换热器或者闭式冷却水塔结垢或堵塞，容易造成钻井液冷却效果大大降低，影响施工效果；同时由于循环泥浆罐杂质较多，过滤器滤芯清洗较频繁，如不及时清洗容易造成砂泵吸空，引起砂泵损伤，同时也容易造成钻井液冷却效果降低，不利于钻井作业的连续性和可靠性，造成钻井周期延长和井下工具的损坏。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种钻井液冷却管路系统，解决了现有技术中存在的板式换热器或者闭式冷却水塔结垢或堵塞导致无法作业的问题。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是一种钻井液冷却管路系统，包括水罐，水罐上连接有水泵Ⅰ和水泵Ⅱ，水泵Ⅰ通过板式换热器Ⅰ连通冷却水塔组Ⅱ；水泵Ⅱ通过并联的两通路连通冷却水塔组Ⅰ；冷却水塔组Ⅰ和冷却水塔组Ⅱ通过管线连通；泥浆入口处连通有并联的砂泵Ⅰ和砂泵Ⅱ；砂泵Ⅰ和砂泵Ⅱ的出口通过并联的两通路连通板式换热器Ⅲ的热介质出口和板式换热器Ⅰ的热介质入口。
[0005]本专利技术的特点还在于：
[0006]水泵Ⅱ并联的两通路中，一通路通过水控气控阀Ⅳ、板式换热器Ⅱ和水控气控阀Ⅲ连通冷却水塔组Ⅰ；另一通路通过水控气控阀Ⅱ、板式换热器Ⅲ和水控气控阀Ⅰ连通冷却水塔组Ⅰ，水泵Ⅰ与板式换热器Ⅱ和板式换热器Ⅲ3连接。
[0007]泥浆入口处由并联的三通路构成，一通路经过滤器Ⅰ和气控阀
Ⅵ
；一通路直接经过滤器Ⅱ；一路通经过滤器Ⅲ和气控阀
Ⅶ
。
[0008]板式换热器Ⅰ的热介质出口分为三路，一通路经气控阀Ⅱ回到气控阀Ⅰ的前端；一通路经气控阀Ⅲ、气控阀Ⅳ回到气控阀
Ⅴ
的后端；另外一通路经气控阀
Ⅸ
到板式换热器Ⅱ的热介质入口。
[0009]板式换热器Ⅱ的热介质出口分两路，一通路经气控阀
Ⅹ
连接到钻井液出口法兰端，一通路经气控阀
Ⅺ
连接到板式换热器Ⅲ的热介质入口，板式换热器Ⅲ的热介质出口一路经气控阀
Ⅻ‑Ⅰ
连接于气控阀Ⅲ和气控阀Ⅳ。
[0010]砂泵Ⅰ和砂泵Ⅱ的入口处安装有负压传感器。
[0011]采用两组冷却水塔组并联作业模式，含有多个独立风机，可通过独立控制冷却水塔组上的风机电机实现对水温的自动化控制。
[0012]此外，本专利技术还提供一种基于上述钻井液冷却系统的控制方法，先启动砂泵Ⅰ，水泵Ⅰ，水泵Ⅱ，冷却水塔组Ⅰ和冷却水塔组Ⅱ，然后开启冷却水管路测水控气控阀Ⅲ和水控气
控阀Ⅳ，随后开启钻井液管路测气控阀Ⅰ、气控阀
Ⅴ
、气控阀
Ⅸ
、气控阀
Ⅹ
，钻井液经板式换热器Ⅰ和板式换热器Ⅱ冷却后回到钻井液循环罐；冷却水经板式换热器Ⅰ和板式换热器Ⅱ1升温后回到冷却水塔组Ⅰ和冷却水塔组Ⅱ的进水管路进行冷却。
[0013]本专利技术的砂泵和过滤器采用多组并联的作业模式，同时3个板式换热器中，采用二用一备的作业方式，通过压力监测实现无缝切换，可有效降低钻井液堵塞导致无法作业的风险，同时对作业完成后，通过反冲洗功能，可实现对钻井液端管路实现反冲洗，防止钻井液管路结垢杜塞的风险。对钻井液温度的实时检测，通过调节冷却水塔的风车电机运行数量，实现钻井液温度的一键式自动化控制，整个装置采用冗余设计，可靠性高。
附图说明
[0014]图1是本专利技术一种钻井液冷却管路系统的结构示意图。
[0015]图中，1.水泵Ⅰ，2.水泵Ⅱ，3.板式换热器Ⅰ，4.气控阀Ⅰ，5.气控阀Ⅱ，6.气控阀Ⅲ，7.气控阀Ⅳ，8.气控阀
Ⅴ
，9.砂泵Ⅰ，10.气控阀
Ⅵ
，11.过滤器Ⅰ，12.过滤器Ⅱ，13.过滤器Ⅲ，14.气控阀
Ⅶ
；15.砂泵Ⅱ，16.气控阀
Ⅷ
，17.板式换热器Ⅱ，18.气控阀
Ⅸ
，19.气控阀
Ⅹ
，20.气控阀
Ⅺ
，21.气控阀
Ⅻ
，22.气控阀
Ⅻ‑Ⅰ
，23.板式换热器Ⅲ，24.水控气控阀Ⅰ，25.水控气控阀Ⅱ，26.水控气控阀Ⅲ，27.水控气控阀Ⅳ，28.冷却水塔组Ⅰ，29.冷却水塔组Ⅱ，30.水罐，31.负压传感器。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0017]本专利技术的一种钻井液冷却管路系统，如图1所示。水泵Ⅰ1和水泵Ⅱ2分别与水罐连接，水泵Ⅰ1通过板式换热器Ⅰ3直接回到冷却水塔组Ⅱ29；水泵Ⅱ2分为两路，一路通过水控气控阀Ⅳ27、板式换热器Ⅱ17和水控气控阀Ⅲ26回到冷却水塔组Ⅰ28；一路通过水控气控阀Ⅱ25、板式换热器Ⅲ23和水控气控阀Ⅰ24回到冷却水塔组Ⅰ28；冷却水塔组Ⅰ28和冷却水塔组Ⅱ29用硬管串联。
[0018]砂泵Ⅰ9和砂泵Ⅱ15出口合流，入口分为三路并联，一路经过滤器Ⅰ11和气控阀
Ⅵ
10；一路直接经过滤器Ⅱ12；一路经过滤器Ⅲ13和气控阀
Ⅶ
14。
[0019]砂泵的出口分为两路，一路经气控阀
Ⅷ
16连接到板式换热器Ⅲ23的热介质出口；一路经气控阀
Ⅴ
8和气控阀Ⅰ4连接到板式换热器Ⅰ3的热介质入口。
[0020]板式换热器Ⅰ3的热介质出口分为三路，一路经气控阀Ⅱ5回到气控阀Ⅰ4的前端；一路经气控阀Ⅲ6、气控阀Ⅳ7回到气控阀
Ⅴ
8的后端；另外一路经气控阀
Ⅸ
18到板式换热器Ⅱ17的热介质入口。
[0021]板式换热器Ⅱ17的热介质出口分两路，一路经气控阀
Ⅹ
19连接到钻井液出口法兰端，一路经气控阀
Ⅺ
20连接到板式换热器Ⅲ23的热介质入口，板式换热器Ⅲ23的热介质出口一路经气控阀
Ⅻ‑Ⅰ
22连接于气控阀Ⅲ6和气控阀Ⅳ7。
[0022]整个冷却管路系统在钻井井场靠近钻井液循环罐一侧，从循环罐2号罐接入一根硬管与砂泵Ⅰ9和砂泵Ⅱ15的入口连接，钻井液经过滤器Ⅱ12进入砂泵，冷却后的钻井液通过板式换热器Ⅱ17的出口连接到循环罐3号罐的入口，实现对钻井液的冷却。砂泵入口的三路进液管路，作业中只开启一路。
[0023]基于本系统的控制方法如下：当管路连接后，启动砂泵Ⅰ9，水泵Ⅰ1，水泵Ⅱ2，冷却水塔组Ⅰ28风车电机和冷却水塔组Ⅱ29风车电机各启动1台，通过控制箱设置钻井液冷却后的温度值，一键式启动运行，冷却水管路测水控气控阀Ⅲ26和水控气控阀Ⅳ27开启，钻井液管路测气控阀Ⅰ4、气控阀
Ⅴ
8、气控阀
Ⅸ
18、气控阀
Ⅹ
19开启，钻井液经板式换热器Ⅰ3和板式换热器Ⅱ17冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液冷却管路系统，其特征在于，包括水罐(30)，所述水罐(30)上连接有水泵Ⅰ(1)和水泵Ⅱ(2)，所述水泵Ⅰ(1)通过板式换热器Ⅰ(3)连通冷却水塔组Ⅱ(29)；所述水泵Ⅱ(2)通过并联的两通路连通冷却水塔组Ⅰ(28)；所述冷却水塔组Ⅰ(28)和冷却水塔组Ⅱ(29)通过管线连通；泥浆入口处连通有并联的砂泵Ⅰ(9)和砂泵Ⅱ(15)；所述砂泵Ⅰ(9)和砂泵Ⅱ(15)的出口通过并联的两通路连通板式换热器Ⅲ(23)的热介质出口和板式换热器Ⅰ(3)的热介质入口。2.根据权利要求1的所述的一种钻井液冷却管路系统，其特征在于，所述水泵Ⅱ(2)并联的两通路中，一通路通过水控气控阀Ⅳ(27)、板式换热器Ⅱ1(7)和水控气控阀Ⅲ(26)连通冷却水塔组Ⅰ(28)；另一通路通过水控气控阀Ⅱ(25)、板式换热器Ⅲ(23)和水控气控阀Ⅰ(24)连通冷却水塔组Ⅰ(28)，所述水泵Ⅰ(2)与板式换热器Ⅱ(17)和板式换热器Ⅲ(23)连接。3.根据权利要求1的所述的一种钻井液冷却管路系统，其特征在于，所述泥浆入口处由并联的三通路构成，一通路经过滤器Ⅰ(11)和气控阀
Ⅵ
(10)；一通路直接经过滤器Ⅱ(12)；一路通经过滤器Ⅲ(13)和气控阀
Ⅶ
(14)。4.根据权利要求2的所述的一种钻井液冷却管路系统，其特征在于，所述板式换热器Ⅰ(3)的热介质出口分为三路，一通路经气控阀Ⅱ(5)回到气控阀Ⅰ(4)的前端；一通路经气控阀Ⅲ(6)、气控阀Ⅳ(7)回到气控阀
Ⅴ
(8)的后端...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭俊威，樊春明，戴启平，郗秦阳，杨强，朱浩铭，
申请(专利权)人：宝鸡石油机械有限责任公司中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
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