[实用新型]一种泥浆冷却系统

说明书

本实用新型提供一种泥浆冷却系统，包括泥浆供应泵、冷却水供应装置和泥浆换热装置，所述的泥浆换热装置包括泥浆热交换器，所述的泥浆供应泵与泥浆热交换器之间通过管道连接形成泥浆输入通道，所述冷却水供应装置包括冷却水泵和冷却水罐，所述冷却水罐中的冷却水通过冷却水泵泵送至泥浆热交换器，并与流经泥浆热交换器的泥浆进行热交换，经过热交换后的冷却水输出至冷却水罐。本实用新型可对钻井作业尤其是高温高压钻井作业中的泥浆进行及时、持续冷却，有效地提高了泥浆的降温效率，防止高温恶化钻井液性能和稳定性，减少了钻井液的挥发损失量，具有节省生产成本、减少施工过程中的井控风险等突出优点。

技术领域

本实用新型涉及钻井泥浆冷却领域，尤其是涉及应用于高温高压钻井作业的一种泥浆冷却系统。

背景技术

随着能源需求的增加和石油钻井技术的发展，深井、超深井和高温高压井和天然气水合物井钻井已成为钻井工业发展的重要方面。在深井和超深井钻井过程中，地层温度随深度的增加而升高，一般每100m地温梯度为3℃，以6000-7000m深井为例，井底温度可达180℃-210℃或更高。我国石油天然气储量的主力接替区——松辽、渤海湾、塔里木、准葛尔及四川盆地等深部储层的温度高达200℃-260℃。

地层温度的升高，将引起循环泥浆的温度升高，这不仅影响泥浆性能，还影响井下工具的使用寿命和钻井作业的安全性；在冻土层钻井和天然气水合物钻井中，若泥浆温度高于冻土层或天然气水合物储层温度，则将引起冻土段或冻结岩石段扩径或天然气水合物井底分解。泥浆温度对于钻井作业的影响，主要体现在如下方面：

1、泥浆性能。由于泥浆的塑性黏度随温度上升而下降，密度随温度上升而减小，温度越高，其携岩性能越差，传递功率也越小。因此，为了保持钻井液的高性能，就需要加入各种添加剂，这样就增加了生产成本。此外，高温还会造成钻井液的控制难度增加，其原因在于加入的某些处理剂在高温下易分解，高温会加剧影响处理剂效能的化学反应。

2、机械钻速。在钻井过程中，循环泥浆与井底岩石发生热交换，使井底岩石的温度发生变化，特别是在深井钻井过程中，由于岩石的温度较高，这种换热状态会更加剧烈。当较低温度的钻井液接触到井底岩石时，其与钻井液接触的岩石表面会立即被冷却，温度下降，进而发生收缩，而岩石内部温度仍然为原始温度，从而导致岩石表面产生拉应力特征的热应力。由于岩石的抗拉强度低，抗压强度高，因此，当出现拉应力时，岩石将变得容易破碎，从而有利于提高机械钻速。温差越大，对岩石强度产生的影响也越大。

3、井下钻具和井下仪器。井下动力钻具多采用螺杆钻具，其关键件定子为橡胶材料，过热的温度将严重缩短橡胶定子的使用寿命；另外，较高的井下环境温度，将严重影响地质导向和随钻测量工具中的电子元器件的测量精度和使用寿命，甚至有些因井下环境温度过高，导致目前的井下钻具和仪器达不到温度要求而无法使用。如果降低循环钻井液的温度，就等于降低了井下钻具和井下仪器的环境温度，相当于扩展了井下钻井和井下仪器使用的温度范围，提高了其使用可靠性，也延长了其使用寿命。

4、井壁稳定性。钻井液循环温度是造成井壁不稳定的主要因素之一，在深井钻井作业中，下部地层的温度较高，上部地层的温度较低，在泥浆循环过程中，使下部井壁围岩的温度降低，而上部井壁围岩的温度升高，由于受热膨胀，上部围岩的切向应力增大，当热应力和原地应力之和超过岩石强度时，就会导致上部井壁失稳而破坏。而钻井液温度与天然气水合物井的稳定性关系更为密切，天然气水合物受热分解会导致地层力学性能的急剧变差，进而导致地层屈服失稳。因此，控制钻井液温度低于水合物相平衡温度，有助于维持井壁稳定，实现安全钻井作业。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种泥浆冷却系统，以便对钻井过程中的泥浆进行及时冷却，提高泥浆的降温效率。