一种基于海水循环的泥浆池降温的方法及装置与流程

本发明涉及深水油气钻井，更具体地说涉及一种基于海水循环的泥浆池降温的方法及装置。

背景技术：

1、随着海洋油田向深层迈进，在海洋部署的深井也越来越多，但深井普遍存在井底温度过高的难题，部分井底温度大于240℃，对旋导、mwd、lwd等工具的耐高温性能提出了极高的要求。一旦这些工具在高温下失效，就会给钻井作业带来巨大的风险和损失。而国外的耐高温工具不仅价格昂贵，而且动复员周期长，难以满足我国的钻井需求。此外，高温钻井液还会影响地面管线的密封性，危及泥浆池作业人员的安全。因此，如何有效地降低钻井液的温度，成为了深井钻井的一大技术难题。

2、目前海上降温成本高，效果一般，亟需效果更高、成本低的降温方式。目前海上高温井主要应对措施为使用地面降温设备，可以达到10-15℃的温度降低；相比之下，陆地钻井有更多的降温方式，例如延长返出泥浆流程，增加泥浆的散热时间；或者并联多套冷却器，提高泥浆的冷却效率，这些方法都可以实现钻井液的高效冷却，降低钻井液的循环温度。

3、综上，本发明考虑到海上取之不尽的低温海水资源，其温度远低于钻井液的温度，对泥浆池进行改造，增加海水循环装置，借助其实现钻井液高效降温，降低循环温度，节约能源和成本。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种基于海水循环的泥浆池降温的方法及装置。

2、本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

3、一种基于海水循环的泥浆池降温的方法，具体步骤包括：

4、s1、通过金属导热性和强度参数，选择对应铜制管材；

5、s2、采集泥浆池数据，将泥浆池的长边内壁布置为单排盘管，将泥浆池的短边内壁布置为双层串联盘管，根据泥浆池和冷却盘管的数据，对冷却盘管的布置方式进行设计；

6、s3、根据s2中的计算数据在泥浆池内壁布置铜制冷却盘管；

7、s4、将泥浆池四边内壁的盘管串联与海水进水总管和海水排水总管相连接；

8、s5、在海水进水总管和海水排水总管上设置阀门和流量计，以控制海水的流量和压力；

9、s6、泥浆池内设置温度传感器和显示器，以监测泥浆的温度变化；

10、s7、根据泥浆的温度要求，调节海水的流量和压力，使泥浆池内的泥浆温度保持在合适的范围内。

11、s2的具体步骤包括：

12、s21、计算单根盘管的总热交换面积；

13、s22、根据s21中计算的单根盘管的总热交换面积，计算对应泥浆池内壁对应冷却盘管的盘管数量；

14、s23、根据s22中计算的盘管数量计算对应泥浆池内壁的盘管间距。

15、单根盘管的总热交换面积的计算公式为：

16、a＝2πr(l+w)

17、其中，a为单根盘管的总热交换面积；r为盘管的半径；l为盘管的长度，w为盘管的宽度。

18、盘管数量的计算公式为：

19、

20、其中，n为所需的盘管数量；atotal为所需的总热交换面积。

21、atotal的计算公式为：

22、

23、其中，u为热交换系数；atotal为热交换面积；δtlmtd为对数平均温差。

24、δtlmtd的计算公式为：

25、

26、其中，th1为热流体的进口温度，即泥浆的进口温度，th2是热流体的出口温度，即泥浆的出口温度；tc1是冷流体的进口温度，即海水的进口温度；tc2是冷流体的出口温度，即海水的出口温度。

27、盘管间距的计算公式为：

28、

29、其中，s为盘管之间的间距；n行为对应泥浆池内壁冷却盘管的盘管数量；l池为泥浆池的高度；上边距为冷却盘管到泥浆池顶部边缘的距离；下边距为冷却盘管到泥浆池底部边缘的距离。

30、一种基于海水循环的泥浆池降温的装置，包括：泥浆池、冷却盘管、冷却水入口和冷却水出口，泥浆池的四个侧壁上设有冷却盘管，泥浆池各侧壁设置的冷却盘管的两端与泥浆池对应侧壁上设置的冷却水入口和冷却水出口串联连接，各冷却水入口和冷却水出口上均设有阀门和流量计，泥浆池内设有温度传感器，阀门、流量计和温度传感器与显示器电路连接。

31、泥浆池的长边内壁设置的冷却盘管为单排盘管结构。

32、泥浆池的短边内壁设置的冷却盘管为双层串联盘管结构。

33、本发明的有益效果为：

34、本方案利用了海上具有取之不尽低温海水资源的优势，针对对泥浆池进行改造，通过增加海水循环装置，借助其实现钻井液高效降温，有效降低循环温度，充分展示工程设计和环境资源利用的巧妙结合。同时，本方案可直接在泥浆池内进行改造，不需要复杂的外部设备，从而减少了施工时间和成本。

技术特征：

1.一种基于海水循环的泥浆池降温的方法，其特征在于，具体步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于海水循环的泥浆池降温的方法，其特征在于，s2的具体步骤包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于海水循环的泥浆池降温的方法，其特征在于,单根盘管的总热交换面积的计算公式为：

4.根据权利要求2所述的一种基于海水循环的泥浆池降温的方法，其特征在于,盘管数量的计算公式为：

5.根据权利要求4所述的一种基于海水循环的泥浆池降温的方法，其特征在于，atotal的计算公式为：

6.根据权利要求5所述的一种基于海水循环的泥浆池降温的方法，其特征在于，δtlmtd的计算公式为：

7.根据权利要求2所述的一种基于海水循环的泥浆池降温的方法，其特征在于,盘管间距的计算公式为：

8.一种基于海水循环的泥浆池降温的装置，其特征在于，包括：泥浆池、冷却盘管、冷却水入口和冷却水出口，泥浆池的四个侧壁上设有冷却盘管，泥浆池各侧壁设置的冷却盘管的两端与泥浆池对应侧壁上设置的冷却水入口和冷却水出口串联连接，各冷却水入口和冷却水出口上均设有阀门和流量计，泥浆池内设有温度传感器，阀门、流量计和温度传感器与显示器电路连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于海水循环的泥浆池降温的装置，其特征在于：所述泥浆池的长边内壁设置的所述冷却盘管为单排盘管结构。

10.根据权利要求9所述的一种基于海水循环的泥浆池降温的装置，其特征在于：所述泥浆池的短边内壁设置的所述冷却盘管为双层串联盘管结构。

技术总结一种基于海水循环的泥浆池降温的方法，S1、选择对应铜制管材；S2、对冷却盘管的布置方式进行设计；S3、在泥浆池内壁布置铜制冷却盘管；S4、将泥浆池四边内壁的盘管串联与海水进水总管和海水排水总管相连接；S5、在进水总管和海水排水总管上设置阀门和流量计，以控制海水的流量和压力；S6、泥浆池内设置温度传感器和显示器，以监测泥浆的温度变化；S7、根据泥浆的温度要求，调节海水的流量和压力，使泥浆池内的泥浆温度保持在合适的范围内。本发明的有益效果是通过增加海水循环装置，借助其实现钻井液高效降温，有效降低循环温度，充分展示工程设计和环境资源利用的巧妙结合。同时，本方案可直接在泥浆池内进行改造，不需要复杂的外部设备。技术研发人员：刘宝生,徐鲲,陶林,李庄威,李文龙,李林波,王旭,邸毅峰,王红亮,马宏伟受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司天津分公司技术研发日：技术公布日：2024/12/12