多过流通道井筒流体降温系统及其方法技术方案

本发明专利技术为一种多过流通道井筒流体降温系统及其方法，该多过流通道井筒流体降温系统至少包括降温循环系统和介质压缩系统，降温循环系统至少包括循环接头、循环管柱和转向接头，循环接头、循环管柱和转向接头之间形成相连通的过流通道，过流通道用于与钻杆的内部相连通，以将井筒流体注入至井筒内；循环接头、循环管柱和转向接头形成有循环通道；介质压缩系统对冷却介质进行增压，将压缩后的冷却介质注入循环通道，以对过流通道内的井筒流体进行降温，冷却介质在循环通道与介质压缩系统之间循环流动。本发明专利技术利用压缩后的冷却介质膨胀吸热原理，通过冷却介质与井筒内流体之间进行热量交换，实现井筒流体以及井底温度的有效降低。实现井筒流体以及井底温度的有效降低。实现井筒流体以及井底温度的有效降低。

【技术实现步骤摘要】
多过流通道井筒流体降温系统及其方法


[0001]本专利技术涉及油气开采领域，进一步的，涉及石油、天然气、地热能综合利用与天然气水合物钻采等领域，尤其涉及一种多过流通道井筒流体降温系统及其方法。

技术介绍

[0002]随着浅层油气开发劣质化，油气钻探不得不向超深层迈进，由此带来的超深层高温、高压难题日渐凸显，但有些勘探区域的井底温度已达到或突破200℃，使得现有测量仪器、井下动力钻具、井筒工作液等技术已达极限，工具、添加剂等失效的情况不断加剧，勘探作业的复杂情况进一步凸显扩大，钻井施工难度持续增加，严重制约了陆地超深层油气的高效开发。因此，在超高温钻井作业环境中，常规技术面临的技术瓶颈难以突破，亟需形成新技术、新方法以支撑钻井作业，实现超深层油气效益开发。
[0003]为了应对超深层井底温度超高导致的测量仪器工具、井下动力钻具、井筒工作液等失效的技术难题，可通过降低井筒内流体温度，使井底温度降低至测量仪器工具、井下动力钻具等技术适合的范围内。而对于井筒内流体降温的问题，主要采用自然冷却、低温介质混合冷却、冷却装置强制冷却、隔热层控温、相变材料添加剂等方式，利用增加循环线路的长度、轴流风机吹拂、喷淋增大散热面积等方法来提高冷却效率。但上述的井筒流体降温方法，仅能够实现对井筒内流体温度的小幅降低，且技术上受到环境温度、热对流速率、接触面积等条件的限制和影响，无法根据需要进行温度控制与调节，不能满足超深井对井底温度有效降低的需求。
[0004]针对超深井井筒温度超高，导致常规测量仪器工具、井下动力钻具、井筒工作液等技术不能满足使用要求的问题。在钻井过程中，已经形成了自然冷却、低温介质混合冷却、冷却装置强制冷却、隔热层控温、相变材料添加剂等控制钻井液温度的技术与措施。但面对超深井井筒超高温度难题，现有技术降温幅度和井下降温效果明显不足，究其原因现有钻井液降温技术主要受到气候条件、流体稳定性影响、地面装备、场地限制以及流体自身导热性能等条件的影响，降温效果并不理想，因此，依靠现有的常规钻井手段，难以达到井底温度显著降低与控制效果。
[0005]由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种多过流通道井筒流体降温系统及其方法，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种多过流通道井筒流体降温系统及其方法，利用压缩后的介质膨胀吸热，通过井筒的管壁与井筒内流体之间进行热量交换与传递，依靠封闭循环的方式，可实现井筒内流体以及井底温度的有效降低，通过调整循环通道内循环冷却介质的注入量，实现降温幅度的调节。
[0007]本专利技术的目的可采用下列方案来实现：
[0008]本专利技术提供了一种多过流通道井筒流体降温系统，包括：
[0009]降温循环系统，所述降温循环系统至少包括循环接头、循环管柱和转向接头，所述循环接头和所述转向接头分别与所述循环管柱的顶部和底部相连，所述转向接头用于下接钻杆，所述循环接头、所述循环管柱和所述转向接头之间形成相连通的过流通道，所述过流通道用于与所述钻杆的内部相连通，以将井筒流体注入至井筒内；所述循环接头、所述循环管柱和所述转向接头形成有供冷却介质循环流动的循环通道；
[0010]介质压缩系统，所述介质压缩系统用于对所述冷却介质进行增压，以将压缩后的所述冷却介质注入至所述循环通道内，所述循环通道内的所述冷却介质用于对所述过流通道内的所述井筒流体进行降温，所述冷却介质能在所述循环通道与所述介质压缩系统之间循环流动。
[0011]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述介质压缩系统至少包括压缩机、增压液化泵组和介质存储设备，所述压缩机的出口与所述增压液化泵组的进口相连，所述增压液化泵组的出口与所述介质存储设备的进口相连。
[0012]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述介质存储设备的出口与所述循环通道的进口相连，所述介质存储设备的出口与所述循环通道的进口之间设置有注入泵。
[0013]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述多过流通道井筒流体降温系统还包括冷凝发电系统，所述冷凝发电系统至少包括冷凝器，所述冷凝器的进口与所述循环通道的出口相连，所述冷凝器的出口与所述压缩机的进口相连；
[0014]所述冷凝器至少包括热交换发电设备，所述热交换发电设备用于将返回的所述冷却介质的动能转换为电能。
[0015]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述冷凝发电系统至少还包括发电装置，所述发电装置的供电端分别与所述冷凝器的电源端和所述压缩机的电源端电性连接。
[0016]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述冷凝发电系统还包括供电系统，所述供电系统分别与所述发电装置的供电端和所述热交换发电设备的供电端电性连接，所述供电系统的供电端与所述压缩机的电源端电性连接。
[0017]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述多过流通道井筒流体降温系统还包括监测控制系统，所述监测控制系统的信号接收端分别与所述降温循环系统的信号输出端、所述介质压缩系统的信号输出端、所述冷凝发电系统的信号输出端和所述供电系统的信号输出端通信连接。
[0018]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述循环接头的内部具有贯通所述循环接头的第一接头内腔道，所述第一接头内腔道的外周环设有第一环空，所述第一环空的外周环设有第二环空，所述循环接头上具有分别与所述第一环空和所述第二环空连通的注入口和返出口。
[0019]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述循环管柱的内部具有贯通所述循环管柱的杆体内腔道，所述杆体内腔道的外周环设有第三环空，所述第三环空的外周环设有第四环空，所述第三环空的顶部用于与所述第一环空的底部连通，所述第四环空的顶部用于与所述第二环空的底部连通。
[0020]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述转向接头的内部具有贯通所述转向接头的第二接头内腔道，所述第二接头内腔道的外周环设有第五环空，所述第五环空的外周环设有第六环空，所述第五环空的顶部用于与所述第三环空的底部连通，所述第六环空的顶部用
于与所述第四环空的底部连通，所述第五环空的底部与所述第六环空的底部通过弯转段相连通。
[0021]在本专利技术的一较佳实施方式中，沿所述井筒流体的注入方向，所述第一接头内腔道、所述杆体内腔道和所述第二接头内腔道顺序连通，以形成所述过流通道；
[0022]沿所述冷却介质的流动方向，所述第一环空、所述第三环空、所述第五环空、所述弯转段、所述第六环空、所述第四环空和所述第二环空顺序连通，以形成所述循环通道。
[0023]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述多过流通道井筒流体降温系统还包括至少一个旋塞阀和能带动所述旋塞阀转动的控制开关，所述旋塞阀为多层套筒结构，所述旋塞阀设置于所述循环通道上，所述控制开关与所述旋塞阀连接，通过所述控制开关转动所述旋塞阀至第一工位，所述旋塞阀与所述循环通道连通；通过所述控制开关转动所述旋塞阀至第二工位，所述旋塞阀截断所述循环通道。
[0024]本专利技术提供了一种多过流通道井筒流体降温方法，采用上述多过流通道井筒流体降温系统对井筒流体进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多过流通道井筒流体降温系统，其特征在于，包括：降温循环系统，所述降温循环系统至少包括循环接头、循环管柱和转向接头，所述循环接头和所述转向接头分别与所述循环管柱的顶部和底部相连，所述转向接头用于下接钻杆，所述循环接头、所述循环管柱和所述转向接头之间形成相连通的过流通道，所述过流通道用于与所述钻杆的内部相连通，以将井筒流体注入至井筒内；所述循环接头、所述循环管柱和所述转向接头形成有供冷却介质循环流动的循环通道；介质压缩系统，所述介质压缩系统用于对所述冷却介质进行增压，以将压缩后的所述冷却介质注入至所述循环通道内，所述循环通道内的所述冷却介质用于对所述过流通道内的所述井筒流体进行降温，所述冷却介质能在所述循环通道与所述介质压缩系统之间循环流动。2.如权利要求1所述的多过流通道井筒流体降温系统，其特征在于，所述介质压缩系统至少包括压缩机、增压液化泵组和介质存储设备，所述压缩机的出口与所述增压液化泵组的进口相连，所述增压液化泵组的出口与所述介质存储设备的进口相连。3.如权利要求2所述的多过流通道井筒流体降温系统，其特征在于，所述介质存储设备的出口与所述循环通道的进口相连，所述介质存储设备的出口与所述循环通道的进口之间设置有注入泵。4.如权利要求2所述的多过流通道井筒流体降温系统，其特征在于，所述多过流通道井筒流体降温系统还包括冷凝发电系统，所述冷凝发电系统至少包括冷凝器，所述冷凝器的进口与所述循环通道的出口相连，所述冷凝器的出口与所述压缩机的进口相连；所述冷凝器至少包括热交换发电设备，所述热交换发电设备用于将返回的所述冷却介质的动能转换为电能。5.如权利要求4所述的多过流通道井筒流体降温系统，其特征在于，所述冷凝发电系统至少还包括发电装置，所述发电装置的供电端分别与所述冷凝器的电源端和所述压缩机的电源端电性连接。6.如权利要求5所述的多过流通道井筒流体降温系统，其特征在于，所述冷凝发电系统还包括供电系统，所述供电系统分别与所述发电装置的供电端和所述热交换发电设备的供电端电性连接，所述供电系统的供电端与所述压缩机的电源端电性连接。7.如权利要求6所述的多过流通道井筒流体降温系统，其特征在于，所述多过流通道井筒流体降温系统还包括监测控制系统，所述监测控制系统的信号接收端分别与所述降温循环系统的信号输出端、所述介质压缩系统的信号输出端、所述冷凝发电系统的信号输出端和所述供电系统的信号输出端通信连接。8.如权利要求1所述的多过流通道井筒流体降温系统，其特征在于，所述循环接头的内部具有贯通所述循环接头的第一接头内腔道，所述第一接头内腔道的外周环设有第一环空，所述第一环空的外周环设有第二环空，所述循环接头上具有分别与所述第一环空和所述第二环空连通的注入口和返出口。9.如权利要求8所述的多过流通道井筒流体降温系统，其特征在于，所述循环管柱的内部具有贯通所述循环管柱的杆体内腔道，所述杆体内腔道的外周环设有第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝围围，王昊，黄鹏鹏，刘伟，李牧，李雅飞，邹易，付加胜，翟小强，程腾飞，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：