[实用新型]天然气水合物钻井液冷却装置

说明书

本实用新型公开一种天然气水合物钻井液冷却装置，包括：用于对载冷剂制冷的制冷器；与所述制冷器相连通的换热器；所述载冷剂能在所述制冷器与所述换热器之间循环流动；所述换热器具有输入钻井液的钻井液输入口以及输出钻井液的钻井液输出口；所述换热器能使载冷剂与钻井液热交换，以冷却钻井液；检测单元；所述检测单元能够检测载冷剂的温度和/或流量、以及所述钻井液流出所述换热器的钻井液温度；与所述制冷器以及检测单元相连接的控制器；所述控制器能够根据所述钻井液流出所述换热器的钻井液温度控制所述载冷剂的温度和/或流量。该天然气水合物钻井液冷却装置能够降低钻井液温度。

技术领域

本实用新型属于天然气水合物钻井开采装备领域，具体涉及一种天然气水合物钻井液冷却装置。

背景技术

天然气水合物是天然气和水在高压和低温条件下形成的类冰固体化合物，甲烷含量占80％～99.9％，能量密度大，燃烧时的污染比煤、石油、天然气都小很多。天然气水合物作为新一代高效洁净的优质非常规能源，世界各国已经开始大力研究对它的勘探开发利用。

由于天然气水合物热物理性质及赋存地质条件的特殊性，它的勘探开采方法不同于常规油气资源的开采。目前国内外一般采用分解抑制法和分解容许法钻井技术，这两种钻井技术的关键技术之一是钻井液冷却并将其温度控制在钻井工艺要求的范围内。由于在钻井时钻头、钻杆与岩石、井壁的摩擦会产生热量，并且随着井深的增加，井底温度逐渐增大。钻井液循环过程中其本身温度会逐渐升高，温度过高的循环钻井液会在钻井过程中产生主要以下两个方面的影响：

一方面，过高的循环钻井液温度导致井底天然气水合物温度升高而分解出大量的甲烷气体，如果分解过程失控，大量的甲烷气体外泄可能导致井喷事故以及进入大气将会严重破坏开采区域的生态环境，并导致地层沉降。

另一方面，循环钻井液温度升高会导致冻土层的力学性能发生变化，极易引起冻土层井壁的坍塌，导致井下卡钻和其它钻井事故。

因此，为了防止天然气水合物在钻井过程中分解及因此导致井壁的坍塌，控制钻井液体系保持在合适的低温状态是天然气水合物成功钻井的关键技术之一。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种天然气水合物钻井液冷却装置，以能够降低钻井液温度。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种天然气水合物钻井液冷却装置，包括：

用于对载冷剂制冷的制冷器；

与所述制冷器相连通的换热器；所述载冷剂能在所述制冷器与所述换热器之间循环流动；所述换热器具有输入钻井液的钻井液输入口以及输出钻井液的钻井液输出口；所述换热器能使载冷剂与钻井液热交换，以冷却钻井液；

检测单元；所述检测单元能够检测载冷剂的温度和/或流量、以及所述钻井液流出所述换热器的钻井液温度；

与所述制冷器以及检测单元相连接的控制器；所述控制器能够根据所述钻井液流出所述换热器的钻井液温度控制所述载冷剂的温度和/或流量。

作为优选的实施方式，所述制冷器具有制冷输出口、以及制冷输入口；

所述换热器具有冷媒输入口、冷媒输出口；所述冷媒输入口与所述制冷输出口通过第一管线相连通，所述冷媒输出口和所述制冷输入口通过第二管线相连通；

所述第二管线上设有制冷泵；所述制冷泵与所述控制器相连通。

作为优选的实施方式，所述检测单元包括设置于所述第一管线上的流量传感器、以及第一温度传感器。

作为优选的实施方式，所述检测单元包括设置于所述钻井液输出口的第二温度传感器。