[发明专利]钻井液冷却方法及系统

说明书

本发明公开了一种钻井液冷却方法及系统，涉及钻探领域，解决的技术问题是提供一种对钻井液进行冷却的新方法，目的是降低钻井液循环温度，提高井下工具寿命。本发明的技术方案是：钻井液冷却方法，钻井液与载冷剂进行热交换，钻井液降温后再流回钻井口；载冷剂与溴化锂制冷系统进行热交换降低温度，并形成载冷剂循环管路。溴化锂制冷系统包括蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器，向发生器提供输入性热源，稀溴化锂溶液分离出水蒸气并变为浓溴化锂溶液，水蒸气冷凝后形成冷凝水，冷凝水对冷剂进行冷却并汽化，汽化后由浓溴化锂溶液进行吸收，重新得到稀溴化锂溶液并进行循环。本发明采用载冷剂对钻井液进行降温，适用于用于钻井液冷却。

技术领域

本发明涉及钻探领域，具体是一种通过溴化锂制冷对钻井液进行冷却的方法及系统。

背景技术

在钻井过程中，地层温度随深度增加而升高，高温不但影响钻井液的性能，还影响井下工具的使用寿命。针对该问题，一方面，将耐高温材料应用于钻井液体系与钻具制造材料中，突破高温瓶颈，但是相应的研究难度大、研发成本高；另一方面，对钻井液进行冷却，通过降低钻井液的入井温度，能有效降低钻井液循环温度，并提高井下工具的工作寿命。

目前，对钻井液进行冷却一般需要额外消耗大量的能源，并且钻井过程中还还会释放高温废气，造成能源损耗。

发明内容

本发明首先要解决的技术问题是提供一种对钻井液进行冷却的新方法，目的在于降低钻井液循环温度，提高井下工具的寿命。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：钻井液冷却方法，钻井液与载冷剂进行热交换，钻井液的温度降低后再流回钻井口；载冷剂同时与溴化锂制冷系统进行热交换，降低载冷剂的温度，载冷剂形成载冷剂循环管路。

溴化锂制冷系统包括蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器，向发生器提供输入性热源，稀溴化锂溶液进入发生器后分离出水蒸气并变为浓溴化锂溶液，浓溴化锂溶液进入吸收器；发生器分离出来的水蒸气进入冷凝器冷凝后形成冷凝水，冷凝水进入蒸发器并与载冷剂进行热交换，并蒸发为水蒸气，再进入吸收器由浓溴化锂溶液进行吸收，重新得到稀溴化锂溶液并进入发生器进行循环。

进一步的是：溴化锂制冷系统还包括冷却塔并形成冷却水循环管路，冷却水循环管路的路径为：冷却塔→吸收器→冷凝器→冷却塔。

进一步的是：钻井液先进入钻井液池进行静置，自然初步冷却并沉淀杂质后，再与载冷剂通过板式换热器进行热交换；输入性热源为钻井所产生的废气余热。

优选的：冷凝水在蒸发器形成的负压状态下与载冷剂进行热交换。

具体的：发生器包括串联设置的高压发生器和低压发生器，输入性热源依次为高压发生器和低压发生器供热；稀溴化锂溶液先进入高压发生器，分离出高温水蒸气并变为较浓溴化锂溶液，高温水蒸气为低压发生器供热后进入冷凝器或直接进入冷凝器，较浓溴化锂溶液直接进入低压发生器或者先与吸收器产生的稀溴化锂溶液进行热交换，再进入低压发生器；较浓溴化锂溶液在低压发生器中分离出水蒸气并变为浓溴化锂溶液，分离出的水蒸气进入冷凝器，产生的浓溴化锂溶液直接进入吸收器，或者先与吸收器产生的稀溴化锂溶液进行热交换，再进入吸收器。

本发明还提供一种钻井液冷却系统，用于实施上述钻井液冷却方法。钻井液冷却系统，包括第一换热器、载冷剂循环管路和溴化锂制冷系统，第一换热器设置钻井液入口和钻井液出口，第一换热器还设置载冷剂出入口，载冷剂循环管路设置循环泵并将第一换热器和溴化锂制冷系统串联。

溴化锂制冷系统包括蒸发器、吸收器、发生器和冷凝器，蒸发器设置载冷剂出入口并串联于载冷剂循环管路，蒸发器还设置冷凝水入口和水蒸气出口，水蒸气出口接入吸收器，吸收器设置浓溴化锂入口和稀溴化锂出口，稀溴化锂出口接入发生器；发生器内穿设热源管道，发生器设置蒸汽出口和溶液出口，溶液出口接入吸收器的浓溴化锂入口，蒸汽出口接入冷凝器，冷凝器设有冷凝水出口，冷凝水出口与蒸发器的冷凝水入口相连；吸收器和冷凝器分别设置冷却水出入口。