[发明专利]一种温差发电式高温钻井液冷却循环系统

说明书

一种温差发电式高温钻井液冷却循环系统，包括制冷机组、制冷机组泵、第一阀门、第二阀门、冷却液装载箱、冷却液输送泵、热交换器、汽轮发电机、储电箱、用电设备、冷凝器、钻井、钻井液池、第一钻井液输送泵、第二钻井液输送泵；第一钻井液输送泵位于钻井与钻井液池之间，将从钻井中上返的高温钻井液泵送至钻井液池；第二钻井液输送泵位于钻井液池与热交换器之间，将高温钻井液输送到热交换器。经热交换器将高温钻井液与冷却液进行热量交换，交换后的冷却液变为高温高压气体进入汽轮发电机带动发电机发电，产生的电能储存于储电箱中对用电设备进行供电。高温钻井液经过热交换器交换变为低温钻井液后，通过第六管线进入钻井中使用。

技术领域

本发明属于钻探技术领域，特别涉及一种温差发电式高温钻井液冷却循环系统，利用返回地表的高温钻井液所携带的大量热能进行发电，同时可对钻井液进行循环冷却。

背景技术

近年来，随着浅层资源的不断枯竭和钻探技术的不断发展，深井、超深井及特殊工艺井钻探越来越多。深井、超深井的井底温度可高达200℃，一般超过7000m的钻井井深，钻井液返回地面时的温度也均在90℃以上，其将携带大量的热。如按泵量200L/min，钻井液密度3000kg/m³，比热容2500J/kg.℃，温度降低50°，一小时就可产生热量4.5*10⁹J，若能将这部分热量充分利用，将产生巨大的经济效益，减少资源浪费。

钻井液在钻进过程中的持续高温，将导致钻井液出现高温降解、高温交联、高温解吸附等现象。使得钻井液表面活性降低，出现高温钝化现象，钻井液处理剂效能大幅度下降，丧失热稳定性，同时钻井液流动阻力减小，粘度降低，钻井液中化学反应加剧，聚结稳定性降低。如果不及时冷却，钻井液的性能将遭到严重破坏，造成井内事故频发，影响正常钻进。

发明内容

为充分利用钻井液产生的巨大热量，同时对高温的钻井液进行快速循环冷却，本发明提供了一种温差发电式高温钻井液冷却循环系统。

本发明包括制冷机组、制冷机组泵、第一阀门、第二阀门、冷却液装载箱、冷却液输送泵、热交换器、汽轮发电机、储电箱、用电设备、冷凝器、钻井、钻井液池、第一钻井液输送泵和第二钻井液输送泵。

制冷机组通过第一管线和第二管线与冷却液装载箱连接，对冷却液装载箱内的冷却液进行制冷；第一阀门设置在第一管线中，制冷机组泵和第二阀门设置在第二管线中，第二阀门位于冷机组泵和制冷机组之间，制冷机组泵循环冷却液，第一阀门控制第一管线的流通，第二阀门控制第二管线的流通；

冷却液装载箱通过第三管线和第四管线与热交换器连通，冷却液输送泵设置在第四管线中，汽轮发电机和冷凝器设置在第三管线中，汽轮发电机位于热交换器一侧，冷凝器位于冷却液装载箱一侧，汽轮发电机与储电箱电连接，储电箱与用电设备连接；

钻井液池通过第五管线与热交换器连通，第五管线中设置第二钻井液输送泵；热交换器通过第六管线与钻井连通；

钻井液池通过第七管线与钻井连通，第一钻井液输送泵设置在第七管线中，第七管线的进口位于钻井的底部。

第一钻井液输送泵位于钻井与钻井液池之间，将从钻井中上返的高温钻井液泵送至钻井液池；第二钻井液输送泵位于钻井液池与热交换器之间，将高温钻井液输送到热交换器。经热交换器将高温钻井液与冷却液进行热量交换，交换后的冷却液变为高温高压气体进入汽轮发电机带动发电机发电，产生的电能储存于储电箱中对用电设备进行供电。高温钻井液经过热交换器交换变为低温钻井液后，通过第六管线进入钻井中使用。

所述的热交换器为板式多片串联式热交换器，增大换热面积，提高换热效率。

本发明的工作过程：