一种模块化钻井液冷却装置的制作方法

1.本发明属于油田钻井设备技术领域，具体涉及一种模块化钻井液冷却装置。


背景技术：

2.近年来，随着能源需求的增加和石油钻井技术的发展，深井、超深井、高温高压井、页岩气水平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。而在钻井过程中，地层温度会随深度和水平长度的增加而升高，井底温度可高达200℃-260℃；同时地层温度升高将引起循环钻井液温度升高，循环温度可高达180℃-200℃。这严重影响了钻井液性能和井下工具的正常使用寿命，从而大大降低了钻井作业的效率和安全可靠性，因此，在钻井过程中对钻井液进行及时冷却，使之达到适宜的温度非常必要。
3.目前现有设备冷却效果差、维护成本高，且各个橇体结构不同、部件繁多，导致运输单元多、超重超限、占地面积大、现场连接困难。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种模块化钻井液冷却装置，可满足大排量的高温钻井液的冷却需求，从而有效提升钻井作业质量。
5.本发明所采用的技术方案是：一种模块化钻井液冷却装置，包括冷却橇、水罐橇、水塔橇ⅰ、水塔橇ⅱ和快连管线；四个橇体均为框架式结构设计、外形轮廓尺寸一致、上下端面四角均焊有集装箱角件用于吊装和栓固；冷却橇和水罐橇平行定位放置并通过锥形定位块和销轴进行固定；
6.冷却橇上端面的四个集装箱角件各自通过一个转锁分别与水塔橇ⅰ下端面的四个集装箱角件对应进行栓固，水罐橇上端面的四个集装箱角件同样各自通过一个转锁分别与水塔橇ⅱ下端面的四个集装箱角件对应进行栓固；四个橇体两两上下叠放固定，冷却橇和水罐橇之间通过快连管线连通，冷却橇通过快连管线分别水塔橇ⅰ、水塔橇ⅱ相连；快连管线的连接方式有法兰连接、挠性卡箍和柔性接头，快连管线在运输吊装过程中固定于水罐内。
7.本发明的特点还在于，
8.冷却橇内设置的电控箱，砂泵，补水泵，过滤器，水泵组，管线总成、ⅰ级板式换热器和ⅱ级板式换热器对称布置在橇体上并依次连通，冷却橇上部设置有积水盘，积水盘位于水塔橇ⅰ内冷却水塔的正下方。
9.水塔橇ⅰ和水塔橇ⅱ各有四个冷却水塔。
10.冷却水塔为方形逆流组合形式，水塔橇底座预留一定高度以保证冷却水塔的进风空间，冷却水塔的冷源水为自来水。
11.水罐橇内的水罐位于水塔橇ⅱ的冷却水塔的正下方，水罐用来接收冷却水塔降温后的冷却水，供整个冷却装置循环使用；水罐外壁固定有合流管汇，合流管汇将换热后的高温水分流回各冷却水塔。
12.砂泵配有前置过滤器，前置过滤器输出端与一级板式换热器的热进端相连，一级板式换热器的热出端又与二级板式换热器的热进端相连，二级板式换热器的热出端即为冷却后的钻井液出口；水泵组的两个水泵的输入端与水罐相连、输出端分别与一二级板式换热器的冷进端相连，一二级板式换热器的冷出端又与合流管汇相连，合流管汇与冷却水塔的进水口、以及积水盘与水罐分别通过各自的快连管线连通。
13.锥形定位块的中部设置有水平方向的通孔，销轴穿过通孔将冷却橇和水罐橇固定。
14.本发明的有益效果是：通过合理设置双水泵组、两级板式换热器串联、8个冷却水塔以及合流管汇等部件，使得整个装置处理量更大，冷却效率更高。
15.小体积模块化橇体设计，减少运输单元和占地面积的同时不超重超限，从而使整个装置兼具结构统一、维护简单、移运方便、现场安装定位连接便捷可靠的优点。
附图说明：
16.图1是本发明模块化钻井液冷却装置的总体结构示意图(侧视图)；
17.图2是本发明模块化钻井液冷却装置的原理图；
18.图3是本发明模块化钻井液冷却装置的总体结构示意图(正视图)；
19.图4是本发明冷却橇和水罐橇的平面布置示意图；
20.图5是本发明快连管线示意图；
21.图6是本发明橇体角件安装位置示意图：
22.图7是本发明橇体使用底盘转锁车辆运输示意图；
23.图8为本发明橇体与底盘车栓固操作示意图；
24.图中，1.冷却橇，2.水罐橇，3.水塔橇ⅰ，4.水塔橇ⅱ，5.快连管线，6.角件，7.转锁，8.锥形定位块，9.销轴，101.电控箱，102.砂泵，103.补水泵，104.过滤器，105.水泵组，106.管线总成，107.一级板式换热器，108.二级板式换热器，109.积水盘，201.水罐，202.合流管汇，301.冷却水塔，501.法兰连接，502.挠性卡箍，503.柔性接头。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1所示，本发明提供一种模块化钻井液冷却装置，包括冷却橇1、水罐橇2、水塔橇ⅰ3、水塔橇ⅱ4及快连管线5。所述四个橇体均为框架式结构设计，外形轮廓尺寸一致，上下端面四角均焊有集装箱角件6用于吊装和栓固，且符合同一装车运输标准要求；冷却橇1和水罐橇2平行定位放置并通过锥形定位块8和销轴9进行固定；
27.冷却橇1上端面的四个集装箱角件各自通过一个转锁7分别与水塔橇ⅰ3下端面的四个集装箱角件对应进行栓固，水罐橇2上端面的四个集装箱角件同样各自通过一个转锁7分别与水塔橇ⅱ4下端面的四个集装箱角件对应进行栓固；四个橇体两两上下叠放固定，冷却橇1和水罐橇2之间通过快连管线5连通，冷却橇1通过快连管线分别水塔橇ⅰ3、水塔橇ⅱ4相连；快连管线5的连接方式有法兰连接501、挠性卡箍502和柔性接头503，快连管线5在运
输吊装过程中固定于水罐内。
28.如图3、图4、图5所示，冷却橇1和水罐橇2的对应面四角均配有锥形定位块8，两橇平行定位放置后再用销轴9进行固定。冷却橇1上端面的四个角件6各自通过一个转锁7分别与水塔橇ⅰ3下端面的四个角件6对应进行栓固，水罐橇2上端面的四个角件6同样各自通过一个转锁7分别与水塔橇ⅱ4下端面的四个角件6对应进行栓固；四个橇体两两上下叠放固定后通过快连管线5连通，快连管线5的连接方式有法兰连接501、挠性卡箍502和柔性接头503。
29.冷却橇1包括电控箱101，砂泵102，补水泵103，过滤器104，水泵组105，管线总成106、一级板式换热器107和二级板式换热器108，对称布置在橇体之上依次连通，冷却橇1上部的积水盘109位于水塔橇ⅰ3的冷却水301塔的正下方。
30.如图2、图3、图4所示，本发明钻井液冷却装置的工作原理是：砂泵102通过前置过滤器104吸入高温钻井液，经过两级串联的一二级板式换热器107、108冷却后排出进行钻井作业；两个水泵组105将水罐201中的冷水分别供给一二级板式换热器107、108，冷水与高温钻井液换热后，通过水罐201外壁的合流管汇202分别进入水塔橇ⅰ3和水塔橇ⅱ4上的8个冷却水塔301，进入水塔橇ⅱ4的水，直接回流至正下方的水罐201中，水塔橇ⅰ3的水先回流至积水盘109，再通过快连管线5回流至水罐201，整个装置的冷却水循环使用，并通过补水泵103的供给避免水量损耗过大。
31.如图7、图8所示，本发明模块化冷却装置的4个橇体，各作为一个独立运输单元，符合同一装车运输标准要求。车辆运输时，通过拧动转锁把手带动上端锁扣转动，与锁钩钩挂紧密实现锁紧。
32.实施例：
33.本发明通过合理设置外形轮廓尺寸一致、框架式结构的橇体实现便于装配，同时可满足大量冷却液的循环，双水泵组、两级板式换热器串联、8个冷却水塔以及合流管汇等部件，使得整个装置处理量更大，冷却效率更高。
34.小体积模块化橇体设计，减少运输单元和占地面积的同时不超重超限，从而使整个装置兼具结构统一、维护简单、移运方便、现场安装定位连接便捷可靠的优点。