一种新型钻井液冷却系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种新型钻井液冷却系统，涉及钻井工程钻井液冷却领域，包括第一换热器、冷却塔、第二换热器、载冷液循环管路和吸附式制冷系统；第一换热器设置钻井液的入口和流入第二换热器的钻井液出口，第一换热器还还与冷却塔串联；第二换热器设置从第一换热器流出的钻井液入口以及钻井液出口，第二换热器还设置载冷剂出入口，载冷液循环管路将第二换热器和吸附式制冷系统串联。器和吸附式制冷系统串联。器和吸附式制冷系统串联。

【技术实现步骤摘要】
一种新型钻井液冷却系统


[0001]本技术涉及钻井工程钻井液冷却
，尤其是涉及高温钻井液冷却系统。

技术介绍

[0002]随着石油钻井技术的发展,深井、超深井、高温高压井技术已成为石油钻井行业的重要发展趋势,然而由于深度的增加,在钻井过程中也面临着新的问题。据实测,当井深超过7000m时,井底温度可达到200
°
C,同时钻具切屑岩石、钻杆与井壁摩擦也会产生大量的热,这些热量会不断的传递给钻井液,使井内钻井液温度过高。钻井液大幅度的升温不仅影响了钻井液性能,而且降低了井下工具的使用寿命,影响测量仪器的正常使用,另一方面，返回地面的钻井液温度过高也对钻井作业的安全性带来了威胁。
[0003]目前,钻井液冷却设备多为传统的以水、空气为介质的冷却方法,并不能满足低温钻井液温度需求，并且在钻井过程中还会产生大量高温废气没有得到充分得应用。

技术实现思路

[0004]本技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种钻井液冷却系统，包括第一换热器、冷却塔、第二换热器、载冷液循环管路和吸附式制冷系统；第一换热器设置钻井液的入口和流入第二换热器的钻井液出口，第一换热器还还与冷却塔串联；第二换热器设置从第一换热器流出的钻井液入口以及钻井液出口，第二换热器还设置载冷剂出入口，载冷液循环管路将第二换热器和吸附式制冷系统串联。
[0005]具体的，所述第一换热器和第二换热器均采用板式换热器。
[0006]所述吸附式制冷系统包括蒸发器、高温吸附床和冷凝器，蒸发器设有制冷剂出入口并与串联载冷液循环管路串联，蒸发器还设置制冷剂入口和制冷剂蒸汽出口；所述蒸发器、高温吸附床、冷凝器、储液罐依次相连形成一个供制冷剂流动的环路。
[0007]进一步的：所述高温吸附床中含有吸附剂，吸附剂常温下能够吸附来自蒸发器的制冷剂；
[0008]进一步的：所述高温吸附床中，钻井发动机尾气通过烟气管道入口进入高温吸附床内，与高温吸附床内的吸附剂实现热交换后排出空气中；所述高温吸附床的烟气空气管道上设有烟气阀和空气阀分支可与外部空气连通。
[0009]进一步的：所述冷凝器一端通过阀门与高温吸附床相连，另一端与制冷剂储液罐相连。
[0010]进一步的：所述储液罐通过管道连接冷凝器，底部通过阀门连接蒸发器。
[0011]作为一种改进：高温吸附床的外部空气进口和烟气进口上均设置有阀门。
[0012]作为一种改进：高温吸附床的空气烟气管道与钻井发动机尾气出口相连通，利用发动机尾气作为热源驱动制冷。
[0013]作为一种改进：所述高温吸附床的吸附剂采用沸石吸附，制冷剂采用水。
[0014]作为一种改进：所述钻井液通过交换器及载冷液与吸附式制冷系统进行热交换，中间采用载冷液循环液作为制冷的中间介质，其载冷液为乙二醇溶液。
[0015]本技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：
[0016]该吸附式钻井液冷却系统通过上述结构实现水冷和吸收式制冷系统相结合进行混合冷却，极大提高了冷却效率；并且采用了载冷夜循环管路间接冷却的方式，使得钻井液温度控制更加精确。
[0017]吸附式制冷系统中，采用沸石吸附作为吸附剂，水作为制冷剂，制冷温度可控制在0℃以上自由调节，从而可以使钻井液入井温度控制在更低范围，稳定钻井液的温度变化。并且将钻井发动机的尾气中的热量用于驱动高温吸附床中制冷剂的脱附，对钻井发动机尾气中的余热进行回收利用，具有节能的优点。
[0018]附图说明：
[0019]图1 本技术利用烟气余热驱动的钻井液冷却系统结构示意图
[0020]符号说明：1
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钻井液入口；2
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液体泵a；3
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液体泵b；21
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液体泵c；23
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液体泵d；4
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第一换热器；24
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第二换热器；5
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冷却塔；6
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制冷剂阀门a；9
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制冷剂阀门b；18
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制冷剂阀门c；7
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储液罐；8
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冷凝器；10
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高温吸附床；11
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吸附剂；12
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烟气空气管道；13
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风机a；19
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风机b；14
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空气阀；15
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烟气阀a；17
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烟气阀b；16
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烟气管道入口；20
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蒸发器；22
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载冷液循环管路；25
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钻井液池。
[0021]具体实施方式：
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明：
[0023]参见图1，一种钻井液冷却系统，包括第一换热器4、冷却塔5、第二换热器24、载冷液循环管路22和吸附式制冷系统；
[0024]当返回到地面的钻井液温度过高时，采用本新型钻井液冷却系统强制冷却，将钻井液通过流入口1流入钻井液池39，在钻井液池中静置冷却；根据钻井液温度的高低，通过控制溶液泵a2的流量来控制钻井液降温，使钻井液通过第一换热器4与冷却塔5内冷却水进行热交换，冷却塔内通过液体泵b3实现冷却水循环，进行第一次降温；一次降温后的钻井液再通过第二换热器24与载冷液循环管路22内载冷液进行热交换，进行二次降温，降温后的钻井液最终流入钻井中；其中，载冷液循环管路22内一端通过液体泵c21与吸附式制冷系统中得蒸发器进行换热，另一端通过液体泵d23与第二换热器24相连通。
[0025]在吸附式制冷系统中：主要有储液罐7、蒸发器20、高温吸附床10和冷凝器8四部分组成，本系统在初次运行时，储液罐7中注入一定量的制冷剂液体，系统运行分为两个过程：冷却吸附过程和加热解吸过程。
[0026]蒸发器20内保持在真空低压状态下，因此制冷剂的沸点较低；通过制冷剂在低压下汽化带走载冷液的热量，所产生的制冷剂蒸汽经过制冷剂阀门c18流出到高温吸附床10内，从而被高温吸附床10内吸附剂11吸收。
[0027]在制冷剂吸附的过程中还会产生的吸附热，第二烟气阀17及制冷阀18处于关闭状态，空气阀14和第一烟气阀门15打开，此时烟气直接通过第一烟气阀15流出；给风机a13通电，在此过程中外界的空气通过风机a13、风门阀14和空气烟气管道12流入，经过高温吸附床10后流出，在此过程中带走高温吸附床10中吸附剂11的热量，使得吸附剂11吸附更多来自蒸发器20中的制冷剂。
[0028]高温吸附床10内的吸附剂11吸附饱和后，空气阀14和第一烟气阀15关闭，第二烟气阀17及制冷剂阀b9处于打开状态。钻井发动机中产生的尾气经过第二烟气阀17、烟气空气管道11流入到高温吸附床10后流出，给高温吸附床10内吸附剂11进行加热，使制冷剂解吸出来，并流入到冷凝器7中；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液冷却系统，其特征在于，包括第一换热器（4）、冷却塔（5）、第二换热器（24）、载冷液循环管路（22）和吸附式制冷系统；第一换热器（4）设置钻井液的入口和流入第二换热器（24）的钻井液出口，第一换热器（4）还与冷却塔（5）串联；第二换热器（24）设置从第一换热器（4）流出的钻井液入口以及钻井液出口，第二换热器（24）还设置载冷剂出入口，载冷液循环管路（22）将第二换热器（24）和吸附式制冷系统串联；所述吸附式制冷系统包括蒸发器（...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴尧，廖坤，张然，王宇，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：