[发明专利]一种钻井系统及其方法和应用

权利要求书

1.一种钻井系统，其特征在于包括以下部件：冷流体流通管道、连续油管、流体控温腔；

所述流体控温腔位于所述连续油管末端，位于井底钻头或井下钻具组合上方；所述冷流体流通管道固定于连续油管内部；所述冷流体流通管道包括换热管和腔外冷流体流通管线；所述换热管位于所述流体控温腔内，所述腔外冷流体流通管线位于所述流体控温腔外部并一直延伸到地面；所述腔外冷流体流通管线连接换热管；

所述换热管外表面设有多层复合涂层；所述多层复合涂层由基管沿垂直管壁向外依次为聚合物-纳米颗粒复合涂层、碳-碳涂层和碳化硅晶须涂层。

2.根据权利要求1所述的钻井系统，其特征在于：

所述冷流体流通管道内部流动有冷流体；所述冷流体选自液氮、液氧、冷空气、冷氮气中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的钻井系统，其特征在于包括以下部件：高压注入泵、制冷换热器；所述高压注入泵和制冷换热器分别连接连续油管。

4.根据权利要求1所述的钻井系统，其特征在于：

所述流体控温腔内设有温度传感器；

所述换热管构造为螺旋状。

5.根据权利要求1所述的钻井系统，其特征在于：

所述聚合物-纳米颗粒复合涂层、碳-碳涂层和碳化硅晶须涂层厚度分别为5μm~1mm。

6.根据权利要求5所述的钻井系统，其特征在于：

所述聚合物-纳米颗粒复合涂层为100μm~500μm。

7.根据权利要求5所述的钻井系统，其特征在于：

所述碳-碳涂层厚度为50μm~300μm。

8.根据权利要求5所述的钻井系统，其特征在于：

所述碳化硅晶须涂层厚度为100μm~500μm。

9.根据权利要求1所述的钻井系统，其特征在于：

所述的聚合物—纳米颗粒复合涂层，包含纳米颗粒和聚合物树脂基质材料，所述纳米颗粒均匀地分散在聚合物树脂基质材料中，再进行涂覆，即得；

其中，所述的纳米颗粒占所述的聚合物—纳米颗粒复合涂层总体积的体积百分比为1%~20%。

10.根据权利要求9所述的钻井系统，其特征在于：

所述的纳米颗粒占所述的聚合物—纳米颗粒复合涂层总体积的体积百分比为8%~12%。

11.根据权利要求9所述的钻井系统，其特征在于：

所述聚合物树脂基质材料与纳米颗粒之间的界面热阻小于5×10^-8m²·K/W；

所述的纳米颗粒的热传导率≥800W/m·K。

12.根据权利要求11所述的钻井系统，其特征在于：

所述聚合物树脂基质材料与纳米颗粒之间的界面热阻不超过1×10^-8m²·K/W。

13.根据权利要求11所述的钻井系统，其特征在于：

所述的纳米颗粒的热传导率≥1000W/m·K。

14.根据权利要求1所述的钻井系统，其特征在于：

所述腔外冷流体流通管线外表面设有耐高温的纳米多孔气凝胶隔热材料；

所述纳米多孔气凝胶隔热材料厚度为10μm~1mm。

15.根据权利要求14所述的钻井系统，其特征在于：

所述纳米多孔气凝胶隔热材料厚度为100μm~500μm。