專利名稱：鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井循環(huán)介質(zhì)強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)，尤其是用于對天然氣水合物鉆探取
樣低溫泥漿進(jìn)行強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，也是用于石油天然氣鉆井、深部大陸科學(xué)鉆探和深部 地?zé)徙@探高溫泥漿進(jìn)行強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
開發(fā)利用天然氣水合物首先要通過鉆探取樣手段取得天然氣水合物巖心樣品，然 后通過對巖心的分析，評估天然氣水合物儲存量、天然氣水合物礦層的產(chǎn)狀、規(guī)模和性質(zhì)等 地質(zhì)參數(shù)，所以鉆探取樣是開發(fā)利用天然氣水合物最直接的主要手段。天然氣水合物賦存 在0 10°C ，壓力> 10MPa的沉積地層中，只要天然氣水合物賦存地層的溫度升高或地層壓
力降低都可能引起天然氣水合物分解。鉆探取樣施工過程中鉆頭切削巖石產(chǎn)生大量的熱， 同時(shí)鉆具與孔壁摩擦也會產(chǎn)生熱，孔底溫度升高，這些熱量傳遞給鉆井泥槳，泥槳溫度也隨
之升高。泥漿溫度升高會造成在鉆取天然氣水合物巖心時(shí)，天然氣水合物發(fā)生分解，致使無 法采取到原位保真的天然氣水合物巖心樣品，不但會影響對礦層儲存量的評估，而且還可 能會引起孔內(nèi)事故并對鉆探設(shè)備造成危害，所以必須對鉆探所使用的低溫泥漿的溫度進(jìn)行 控制，一般宜將泥漿溫度保持在_3°C 3°C，即可保證在鉆進(jìn)過程中天然氣水合物地層及 巖心保持穩(wěn)定。 目前，用于泥槳冷卻的技術(shù)有，在深部地?zé)峋疅崴畬又秀@進(jìn)時(shí)，地溫可達(dá)35(TC， 返回泥漿的溫度可達(dá)60 lirC，日本葛根田WD-1A井地溫最高達(dá)到50(TC，高溫度的泥 漿對鉆具、管材等腐蝕嚴(yán)重，易燙傷現(xiàn)場操作人員，對泥漿冷卻一般采用的措施是加長泥漿 槽的循環(huán)路線，使返出泥漿在循環(huán)流動中自然降溫，也有采取向泥漿池投放冰塊降低泥漿 溫度的方法，必要時(shí)采用泥漿冷卻裝置降溫，設(shè)計(jì)的泥漿冷卻裝置有兩種一種是安裝在泥 漿池的冷卻塔；另一種是安裝在振動篩旁的大功率風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。而以上這些技術(shù)方 法都是針對高溫泥漿的制冷，對天然氣水合物鉆探取樣低溫泥漿的制冷，泥漿溫度要控制 在-3°C 3°C，以上技術(shù)方法都不宜采用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于陸地凍土層和海洋 鉆探施工，特別適用于天然氣水合物鉆探取樣施工的天然氣水合物鉆井泥漿冷卻的鉆井泥 漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)也適用于深部地?zé)峋@探、深部大陸科學(xué)鉆探和深部石油天 然氣鉆井高溫泥漿制冷。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，是由制冷機(jī)組1的輸出管經(jīng)閥I 3與載冷劑箱4連 接，載冷劑箱4的輸出管經(jīng)閥ni6、制冷機(jī)組泵2與制冷機(jī)組1的輸入端連接，載冷劑箱4 的輸出管經(jīng)溫度傳感器I 7、閥IV 8、載冷劑箱泵9和溫度傳感器n IO與同軸泥漿對流換 熱器12輸入管連接，同軸泥漿對流換熱器12的輸出管經(jīng)溫度傳感器IV13與泥漿池16連
3接，載冷劑箱4的輸入管經(jīng)閥II 5、溫度傳感器III11與同軸泥漿對流換熱器12輸出管連 接，同軸泥漿對流換熱器12輸入管經(jīng)溫度傳感器V 14、泥漿輸送泵15與泥漿池17連接，溫 度傳感器VI16安置在泥漿池17中，溫度傳感器VI120與泥漿泵18輸出端連接，溫度傳感 器VIII19安置在返回地表的泥槳槽道中，溫度傳感器I 7、溫度傳感器I1 10、溫度傳感器 11111 、溫度傳感器IV13、溫度傳感器V 14、溫度傳感器VI 16、溫度傳感器VI1119和溫度傳 感器VII20并列與巡檢儀22連接。 同軸泥漿對流換熱器12的換熱管為雙層排布或多層排布方式，是由內(nèi)管23套裝 在外管25內(nèi)，內(nèi)管23與外管25同軸，兩管間的環(huán)狀間隙為載冷劑或泥漿循環(huán)通道，環(huán)狀間 隙兩端封閉，內(nèi)管23為泥漿或載冷劑循環(huán)通道，循環(huán)泥漿與載冷劑逆向流動，構(gòu)成逆流換 熱，內(nèi)管23與內(nèi)管23之間通過法蘭29和U型波紋管26連通，外管25與外管25之間通過 短管27和法蘭29連通，短管27中間裝有法蘭29，外管25焊接有支撐桿28用于限制兩外 管25之間的距離，泥漿或載冷劑進(jìn)口 30和泥漿或載冷劑出口 33設(shè)在同軸泥漿對流換熱器 的同一端，載冷劑或泥漿進(jìn)口 31和載冷劑或泥漿出口 32設(shè)在同軸泥漿對流換熱器的同一 側(cè)面，并與外管25連通，外管25的外壁涂裝有保溫層24。 保溫材料共四層，由里向外依次為保溫漆、聚氨酯泡沫、硬質(zhì)保溫材料和錫紙。保 溫漆采用雙組分油性隔熱保溫底漆、油罐保溫漆或水性隔熱保溫面漆。硬質(zhì)保溫材料優(yōu)選 硬質(zhì)膠皮或聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料瓦。內(nèi)管23內(nèi)壁為光滑面，載冷劑為乙二醇水溶液或其它 耐低溫液體。 有益效果鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)試驗(yàn)，該系統(tǒng)換熱效果好，能夠快速冷 卻泥漿，并將泥漿溫度動態(tài)維持在設(shè)定的溫度范圍，且操作方便。


附圖1為鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
附圖2為附圖1同軸泥漿對流換熱器12俯視圖
附圖3為附圖1同軸泥漿對流換熱器12主視圖
附圖4為附圖1同軸泥漿對流換熱器12換熱管結(jié)構(gòu)圖
附圖5為附圖l載冷劑箱4各管道口布置圖 1制冷機(jī)組，2制冷機(jī)組泵，3閥I ， 4載冷劑箱，5閥11 ， 6閥111 ， 7溫度傳感器I ， 8 閥IV，9載冷劑箱泵，10溫度傳感器II， 11溫度傳感器III， 12同軸泥漿對流換熱器，13溫 度傳感器IV， 14溫度傳感器V， 15泥漿輸送泵，16溫度傳感器VI， 17泥漿池，18泥漿泵，19 溫度傳感器VIII， 20溫度傳感器VII， 21鉆孔，22巡檢儀，23內(nèi)管，24保溫層，25外管，26U 型波紋管，27短管，28支撐，29法蘭，30泥漿進(jìn)口或載冷劑進(jìn)口 ， 31載冷劑出口或泥漿出口 ， 32載冷劑進(jìn)口或泥漿進(jìn)口 ， 33泥漿出口或載冷劑出口 。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明
實(shí)施例l 鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，由制冷機(jī)組1的輸出管經(jīng)閥I 3與載冷劑箱4連接， 載冷劑箱4的輸出管經(jīng)閥ni6、制冷機(jī)組泵2與制冷機(jī)組1的輸入端連接，載冷劑箱4的輸出管經(jīng)溫度傳感器I 7、閥IV8、載冷劑箱泵9和溫度傳感器II 10與同軸泥漿對流換熱 器12輸入端即載冷劑進(jìn)口 32連接，同軸泥漿對流換熱器12的輸出管即泥漿出口 33經(jīng)溫 度傳感器IV13與泥漿池16連接，載冷劑箱4的輸入管經(jīng)閥II 5、溫度傳感器III11與同 軸泥漿對流換熱器12輸出端即載冷劑出口 31連接，同軸泥漿對流換熱器12輸入管即泥漿 進(jìn)口 32經(jīng)溫度傳感器V 14、泥槳輸送泵15與泥槳池17連接，溫度傳感器VI16安置在泥 槳池17中，溫度傳感器VII20與泥槳泵18輸出端連接，溫度傳感器VIII19安置在返回地 表的泥漿槽道中，溫度傳感器I 7、溫度傳感器I1 10、溫度傳感器III11、溫度傳感器IV13、 溫度傳感器V 14、溫度傳感器VI16、溫度傳感器VIII19和溫度傳感器VI120并聯(lián)與巡檢儀 22連接構(gòu)成。 雙層排布式同軸泥漿對流換熱器，內(nèi)管23與外管25為有相同長度的直管段，內(nèi)管 23套裝在外管25內(nèi)，內(nèi)管23與外管25同軸，構(gòu)成一組同軸套管。組與組之間的同軸套管 平行排布，相鄰兩組同軸套管的內(nèi)管23之間通過U型波紋管26和法蘭29連通，外管25與 內(nèi)管23構(gòu)成一環(huán)狀間隙，每組同軸套管的環(huán)狀間隙兩端都是封閉的，在外管25端部一側(cè)焊 接一短管27，通過法蘭29與另一組同軸套管外管25焊接的短管27連通；在兩組同軸套管 另一端用一支撐28連接，支撐28與短管27等長，支撐28限制兩組外管25的距離，使兩組 外管25保持平行，在外管25外表面和用于連接外管25的短管27外表面及U型波紋管26 的外表面涂裝保溫層24。保溫層24的最里層是涂在外管25上的雙組分油性隔熱保溫底 漆，依次向外包裹聚氨酯泡沫、硬質(zhì)膠皮和錫紙。泥漿進(jìn)口 30和泥漿出口 33安裝在同一側(cè)， 載冷劑進(jìn)口 31和載冷劑出口 32安裝在同一側(cè)，泥漿進(jìn)口端的側(cè)面為載冷劑出口端，泥漿出 口端側(cè)面為載冷劑進(jìn)口端。內(nèi)管23循環(huán)介質(zhì)為泥漿，外管25與內(nèi)管23構(gòu)成的環(huán)狀間隙中 的流動的循環(huán)介質(zhì)為載冷劑，兩種介質(zhì)逆向流動，構(gòu)成逆流換熱。各換熱管連接好后，固定 在鋼結(jié)構(gòu)底盤上，使用時(shí)運(yùn)至施工現(xiàn)場。泥漿池17中的泥漿經(jīng)泥漿輸送泵15送入同軸泥 漿對流換熱器12，冷卻后再返回泥漿池17，也就是同軸泥漿對流換熱器12不斷地循環(huán)冷卻 泥漿池17中的泥漿，冷卻后的泥漿再經(jīng)鉆機(jī)泥漿泵18送入鉆孔21。 鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)的工作過程載冷劑箱4中的載冷劑經(jīng)閥1116和制冷 機(jī)組泵2送入制冷機(jī)組l，經(jīng)制冷機(jī)組1制冷后經(jīng)制冷機(jī)組1輸出管和閥13返回到載冷劑 箱4，再經(jīng)溫度傳感器I 7、閥11 8、載冷劑箱泵9和溫度傳感器n IO送入同軸泥漿對流 換熱器12，對同軸泥漿對流換熱器12中的泥漿進(jìn)行換熱，換熱升溫后的載冷劑經(jīng)溫度傳感 器IIIll、閥II 5返回載冷劑箱4與經(jīng)制冷機(jī)組1制冷后的載冷劑混合換熱，混合換熱后的 載冷劑經(jīng)閥III6和制冷機(jī)組水泵2返回到制冷機(jī)組1再次制冷，周而復(fù)始；冷卻后的泥漿 經(jīng)溫度傳感器IV13送入泥漿池17，再經(jīng)泥漿泵18、溫度傳感器VII20、水龍頭和鉆桿送入 孔底降低鉆頭溫度和護(hù)壁。降低鉆頭溫度和護(hù)壁后的泥漿從鉆桿與孔壁間的環(huán)狀間隙返回 至地表，再通過溫度傳感器VIII19和泥槳槽道返回到泥槳池17，在泥槳池17中將攜帶上 來的巖屑沉淀，沉淀巖屑后的泥漿再經(jīng)泥漿輸送泵15送入同軸泥漿對流換熱器12換熱冷 卻，換熱冷卻后的泥漿再經(jīng)泥漿泵18、溫度傳感器VII20、水龍頭和鉆桿送入孔底降低鉆頭 溫度和護(hù)壁，周而復(fù)始。 在鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)冷卻泥漿的過程中，溫度傳感器I 7、溫度傳感器 II 10、溫度傳感器III11、溫度傳感器IV13、溫度傳感器V14、溫度傳感器VI16、溫度傳感器 VIII19和溫度傳感器VII20檢測的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在巡檢儀22的屏幕上。
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實(shí)施例2 鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，由制冷機(jī)組1的輸出管經(jīng)閥I 3與載冷劑箱4連接， 載冷劑箱4的輸出管經(jīng)閥ni6、制冷機(jī)組泵2與制冷機(jī)組1的輸入端連接，載冷劑箱4的 輸出管經(jīng)溫度傳感器I 7、閥IV8、載冷劑箱泵9和溫度傳感器II 10與同軸泥漿對流換熱 器12輸入端即載冷劑進(jìn)口 32連接，同軸泥漿對流換熱器12的輸出管即泥漿出口 33經(jīng)溫 度傳感器IV13與泥漿池16連接，載冷劑箱4的輸入管經(jīng)閥II 5、溫度傳感器III11與同 軸泥漿對流換熱器12輸出端即載冷劑出口 31連接，同軸泥漿對流換熱器12輸入管即泥漿 進(jìn)口 32經(jīng)溫度傳感器V 14、泥槳輸送泵15與泥槳池17連接，溫度傳感器VI16安置在泥 槳池17中，溫度傳感器VI120與泥槳泵18輸出端連接，溫度傳感器VIII19安置在返回地 表的泥漿槽道中，溫度傳感器I 7、溫度傳感器I1 10、溫度傳感器III11、溫度傳感器IV13、 溫度傳感器V 14、溫度傳感器VI16、溫度傳感器VIII19和溫度傳感器VII20并聯(lián)與巡檢儀 22連接構(gòu)成。 多層排布式同軸泥漿對流換熱器，內(nèi)管23與外管25為有相同長度的直管段，內(nèi)管 23套裝在外管25內(nèi)，內(nèi)管23與外管25同軸，外管25與內(nèi)管23構(gòu)成一環(huán)狀間隙，構(gòu)成一組 同軸套管。每組同軸套管的環(huán)狀間隙兩端都是封閉的，組與組之間的同軸套管不論是平面 排布還是豎直面向排布都是平行的，相鄰兩組同軸套管的內(nèi)管23通過U型波紋管26和法 蘭29連通，在外管25端部一側(cè)焊接一短管27，通過法蘭29與另一組同軸套管外管25焊 接的短管27連通；在兩組同軸套管另一端用一支撐28連接，支撐28與短管27等長，支撐 28限制兩組外管25的距離，使兩組外管25保持平行，在外管25外表面和用于連接外管25 的短管27外表面及U型波紋管26的外表面涂裝保溫層24。保溫層24的最里層是涂在外 管25上的油罐保溫漆，依次向外包裹聚氨酯泡沫、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料瓦和錫紙。第三層 同軸套管泥漿進(jìn)口 30與第二層同軸套管泥漿出口 33通過U型波紋管26和法蘭29連通， 第三層同軸套管載冷劑進(jìn)口 31與第二層同軸套管載冷劑出口 32通過法蘭29與第三層外 管25焊接的短管27連通，第四層、第五層，乃至N層同樣方式連通。載冷劑進(jìn)口 31焊接在 最后一層同軸套管外管25側(cè)面上，泥漿出口 33設(shè)置在最后一層同軸套管與載冷劑進(jìn)口 31 同一端。泥漿進(jìn)口 30端的側(cè)面為載冷劑出口 31端，泥漿出口 33端側(cè)面為載冷劑進(jìn)口 32 端。內(nèi)管23循環(huán)介質(zhì)為泥漿，外管25與內(nèi)管23構(gòu)成的環(huán)狀間隙中的流動的循環(huán)介質(zhì)為載 冷劑，兩種介質(zhì)逆向流動，構(gòu)成逆流換熱。各換熱管連接好后，固定在鋼結(jié)構(gòu)底盤上，使用時(shí) 運(yùn)至施工現(xiàn)場。泥槳池17中的泥槳經(jīng)泥槳輸送泵15送入同軸泥槳對流換熱器12，冷卻后 再返回泥漿池17，也就是同軸泥漿對流換熱器12不斷地循環(huán)冷卻泥漿池中的泥漿，冷卻后 的泥漿再經(jīng)鉆機(jī)泥漿泵18送入鉆孔21。 鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)的工作過程載冷劑箱4中的載冷劑經(jīng)閥1116和制冷 機(jī)組泵2送入制冷機(jī)組l，經(jīng)制冷機(jī)組1制冷后經(jīng)制冷機(jī)組1輸出管和閥13返回到載冷劑 箱4，再經(jīng)溫度傳感器I 7、閥II8、載冷劑箱泵9和溫度傳感器n IO送入同軸泥漿對流換 熱器12，對同軸泥漿對流換熱器12中的泥漿進(jìn)行換熱，換熱升溫后的載冷劑經(jīng)溫度傳感器 nill、閥II 5返回載冷劑箱4與經(jīng)制冷機(jī)組1制冷后的載冷劑混合換熱，混合換熱后的載 冷劑經(jīng)閥III6和制冷機(jī)組泵2返回到制冷機(jī)組1再次制冷，周而復(fù)始；冷卻后的泥槳經(jīng)溫 度傳感器IV13送入泥漿池17，再經(jīng)泥漿泵18、溫度傳感器VII20、水龍頭和鉆桿送入孔底 降低鉆頭溫度和護(hù)壁。降低鉆頭溫度和護(hù)壁后的泥漿從鉆桿與孔壁的環(huán)狀間隙的返回至地表，再通過溫度傳感器VIII19和泥槳槽道返回到泥槳池17，在泥槳池17中將攜帶上來的巖 屑沉淀，沉淀巖屑后的泥漿再經(jīng)泥漿輸送泵15送入同軸泥漿對流換熱器12換熱冷卻，換熱 冷卻后的泥漿再經(jīng)泥漿泵18、溫度傳感器VII20、水龍頭和鉆桿送入孔底降低鉆頭溫度和 護(hù)壁，周而復(fù)始。 在鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)冷卻泥漿的過程中，溫度傳感器I 7、溫度傳感器 II 10、溫度傳感器nill、溫度傳感器IV13、溫度傳感器V 14、溫度傳感器VI16、溫度傳感 器VIII19和溫度傳感器VI120檢測的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在巡檢儀22的屏幕上。
實(shí)施例3 鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，由制冷機(jī)組1的輸出管經(jīng)閥I 3與載冷劑箱4連接， 載冷劑箱4的輸出管經(jīng)閥ni6、制冷機(jī)組泵2與制冷機(jī)組1的輸入端連接，載冷劑箱4的 輸出管經(jīng)溫度傳感器I 7、閥IV8、載冷劑箱泵9和溫度傳感器II 10與同軸泥漿對流換熱 器12輸入端即載冷劑進(jìn)口 30連接，同軸泥漿對流換熱器12的輸出管即泥漿出口 31經(jīng)溫 度傳感器IV13與泥漿池16連接，載冷劑箱4的輸入管經(jīng)閥II 5、溫度傳感器III11與同軸 泥漿對流換熱器12輸出端即載冷劑出口 33連接，同軸泥漿對流換熱器12輸入端即泥漿進(jìn) 口 32經(jīng)溫度傳感器V 14、泥槳輸送泵15與泥槳池17連接，溫度傳感器VI16安置在泥槳池 17中，溫度傳感器VI120與泥漿泵18輸出端連接，溫度傳感器VIII19安置在返回地表的泥 漿槽中，溫度傳感器I 7、溫度傳感器I1 10、溫度傳感器III11、溫度傳感器IV13、溫度傳感 器V 14、溫度傳感器VI16、溫度傳感器VIII19和溫度傳感器VI120并聯(lián)與巡檢儀22連接 構(gòu)成。 同軸泥漿對流換熱器，內(nèi)管23與外管25為有相同長度的直管段，內(nèi)管23套裝在 外管25內(nèi)，內(nèi)管23與外管25同軸，構(gòu)成一組同軸套管。組與組之間的同軸套管平行排布， 相鄰兩組同軸套管的內(nèi)管23之間通過U型波紋管26和法蘭29連通，外管25與內(nèi)管23構(gòu) 成一環(huán)狀間隙，每組同軸套管的環(huán)狀間隙兩端都是封閉的，在外管25端部一側(cè)焊接一短管 27，通過法蘭29與另一組同軸套管外管25焊接的短管27連通；在兩組同軸套管另一端用 一支撐28連接，支撐28與短管27等長，支撐28限制兩組外管25的距離，使兩組外管25保 持平行。載冷劑進(jìn)口 30和載冷劑出口 33安裝在同一側(cè)，泥漿進(jìn)口 32和泥漿出口 31安裝 在同一側(cè)，載冷劑進(jìn)口 30端的側(cè)面為泥漿出口 31端，載冷劑出口 33端側(cè)面為泥漿進(jìn)口 32 端。內(nèi)管23循環(huán)介質(zhì)為載冷劑，外管25與內(nèi)管23構(gòu)成的環(huán)狀間隙中的流動的循環(huán)介質(zhì)為 泥漿，兩種介質(zhì)逆向流動，構(gòu)成逆流換熱。各換熱管連接好后，固定在鋼結(jié)構(gòu)底盤上，使用時(shí) 運(yùn)至施工現(xiàn)場。泥漿池17中的泥漿經(jīng)泥漿輸送泵15送入同軸泥漿對流換熱器12，冷卻后 再返回泥漿池17，也就是同軸泥漿對流換熱器12不斷地循環(huán)冷卻泥漿池17中的泥漿，冷卻 后的泥漿再經(jīng)鉆機(jī)泥漿泵18送入鉆孔21。 鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)的工作過程載冷劑箱4中的載冷劑經(jīng)閥1116和制冷 機(jī)組泵2送入制冷機(jī)組l，經(jīng)制冷機(jī)組1制冷后經(jīng)制冷機(jī)組1輸出管和閥13返回到載冷劑 箱4，再經(jīng)溫度傳感器I 7、閥11 8、載冷劑箱泵9和溫度傳感器n IO送入同軸泥漿對流換 熱器12，對同軸泥漿對流換熱器12中的泥漿進(jìn)行換熱，換熱升溫后的載冷劑經(jīng)溫度傳感器 nill、閥II 5返回載冷劑箱4與經(jīng)制冷機(jī)組1制冷后的載冷劑混合換熱，混合換熱后的載 冷劑經(jīng)閥III6和制冷機(jī)組泵2返回到制冷機(jī)組1再次制冷，周而復(fù)始；冷卻后的泥槳經(jīng)溫 度傳感器VI13送入泥漿池17，再經(jīng)泥漿泵18、溫度傳感器VII20、水龍頭和鉆桿送入孔底
7降低鉆頭溫度和護(hù)壁。降低鉆頭溫度和護(hù)壁后的泥漿從鉆桿與孔壁環(huán)狀間隙返回至地表， 再通過溫度傳感器VIII19和泥槳槽返回到泥槳池17，在泥槳池17中將攜帶上來的巖屑沉 淀，沉淀巖屑后的泥漿再經(jīng)泥漿輸送泵15送入同軸泥漿對流換熱器12換熱冷卻，換熱冷卻 后的泥漿再經(jīng)泥漿泵18、溫度傳感器VII20、水龍頭和鉆桿送入孔底降低鉆頭溫度和護(hù)壁， 周而復(fù)始。 在鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)冷卻泥漿的過程中，溫度傳感器I 7、溫度傳感器 II 10、溫度傳感器nill、溫度傳感器IV13、溫度傳感器V 14、溫度傳感器VI16、溫度傳感 器VIII19和溫度傳感器VI120檢測的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在巡檢儀22的屏幕上。
權(quán)利要求
一種鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，是由制冷機(jī)組(1)的輸出管經(jīng)閥I(3)與載冷劑箱(4)連接，載冷劑箱(4)的輸出管經(jīng)閥III(6)、制冷機(jī)組泵(2)與制冷機(jī)組(1)的輸入端連接，載冷劑箱(4)的輸出管經(jīng)溫度傳感器I(7)、閥IV(8)、載冷劑箱泵(9)和溫度傳感器II(10)與同軸泥漿對流換熱器(12)輸入管連接，同軸泥漿對流換熱器(12)的輸出管經(jīng)溫度傳感器IV(13)與泥漿池(17)連接，載冷劑箱(4)的輸入管經(jīng)閥II(5)、溫度傳感器III(11)與同軸泥漿對流換熱器(12)輸出管連接，同軸泥漿對流換熱器(12)輸入管經(jīng)溫度傳感器V(14)、泥漿輸送泵(15)與泥漿池(17)連接，溫度傳感器VI(16)安置在泥漿池(17)中，溫度傳感器VII(20)與泥漿泵(18)輸出端連接，溫度傳感器VIII(19)安置在返回地表的泥漿循環(huán)槽中，溫度傳感器I(7)、溫度傳感器II(10)、溫度傳感器III(11)、溫度傳感器IV(13)、溫度傳感器V(14)、溫度傳感器VI(16)、溫度傳感器VIII(19)和溫度傳感器VII(20)并聯(lián)與巡檢儀(22)連接構(gòu)成。
2. 按照權(quán)利要求1所述的鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，同軸泥漿對流換 熱器(12)的換熱管為雙層排布或多層排布方式，是由內(nèi)管(23)套裝在外管(25)內(nèi)，內(nèi)管 (23)與外管(25)同軸，兩管間的環(huán)狀間隙為載冷劑(或泥漿)循環(huán)通道，環(huán)狀間隙兩端封 閉，內(nèi)管(23)為泥漿(或載冷劑)循環(huán)通道，循環(huán)泥漿與載冷劑逆向流動，構(gòu)成逆流換熱， 內(nèi)管(23)與內(nèi)管(23)之間通過法蘭(29)和U型波紋管(26)連通，外管(25)與外管(25) 之間通過短管(27)和法蘭(29)連通，短管(27)中間裝有法蘭(29)，外管(25)焊接有支 撐桿(28)用于限制兩外管(25)之間的距離，泥漿(或載冷劑)進(jìn)口 (30)和泥漿(或載冷 劑)出口 (33)設(shè)在泥槳對流換熱器的同一端，載冷劑(或泥槳)進(jìn)口 (31)和載冷劑(或 泥漿)出口 (32)設(shè)在同軸泥漿對流換熱器的同一側(cè)面，并與外管(25)連通，外管(25)的 外壁涂裝有保溫層(24)。
3. 按照權(quán)利要求2所述的鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，保溫材料共四層， 由里向外依次為保溫漆、聚氨酯泡沫、硬質(zhì)保溫材料和錫紙。
4. 按照權(quán)利要求2所述的鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，保溫漆采用雙組 分油性隔熱保溫底漆、油罐保溫漆或水性隔熱保溫面漆。
5. 按照權(quán)利要求2所述的鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，硬質(zhì)保溫材料優(yōu) 選硬質(zhì)膠皮或聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料瓦。
6. 按照權(quán)利要求2所述的鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)管(23)內(nèi)壁為 光滑面，載冷劑為乙二醇水溶液(或其它耐低溫液體)。
7. 按照權(quán)利要求1所述的鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述連接所用的 膠管外部保溫材料共三層，由里向外依次為保溫漆、石棉保溫材料和錫紙。
8. 按照權(quán)利要求l所述的鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述載冷劑箱(4) 箱體外有保溫層和保護(hù)層，由里向外依次為聚氨酯泡沫和厚鐵皮。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆井泥漿強(qiáng)制冷卻循環(huán)系統(tǒng)。是由制冷機(jī)組通過泵連接載冷劑箱和同軸泥漿對流換熱器，同軸泥漿對流換熱器通過泵和管線連接泥漿池。同軸泥漿對流換熱器換熱管為雙層式或多層排布方式，換熱內(nèi)管套裝在外管內(nèi)，兩管間的環(huán)狀空間為載冷劑或泥漿循環(huán)通道，內(nèi)管為泥漿或載冷劑循環(huán)通道，循環(huán)泥漿與載冷劑逆向流動，構(gòu)成逆流換熱。外管的外壁涂裝有保溫材料。經(jīng)試驗(yàn)，該系統(tǒng)換熱效果好，能夠快速冷卻泥漿，并將泥漿溫度動態(tài)維持在設(shè)定的溫度范圍，可適用于天然氣水合物鉆探取樣低溫泥漿制冷，亦適用于深井石油天然氣鉆井、深部大陸科學(xué)鉆探和深部地?zé)徙@探高溫泥漿制冷。
文檔編號F28D7/10GK101787867SQ201010101730
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者孫友宏, 徐會文, 李國圣, 王慶華, 薛軍, 賈瑞, 趙建國, 趙江鵬, 郭威, 陳晨 申請人:吉林大學(xué)