一种钻机供热保温系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种钻机供热保温系统，其中，第一热风炉和第二热风炉均与第一热空气稳压罐的输入口相连，第一热空气稳压罐的输出口分别与第三泥浆罐箱、第四泥浆罐箱、第一热空气增压风机和第二热空气增压风机连通；第一热空气增压风机的出口分别与发电机防沙棚和第二热空气三通稳压罐的入口连接，而第二热空气三通稳压罐的出口分别与固井清水罐保温棚和油罐保温棚相连；第二热空气增压风机的出口分别与钻井平台、管控阀组和高压泥浆泵机组相连。本发明提供的钻机供热保温系统能实现全面防冻和解冻，保温效果好，热传输效率高，安全系数高，还能降低设备运行的故障率，其检验和维修所需费用也少，用水量极少且不易造成地下环境污染。
【专利说明】一种钻机供热保温系统
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及石油钻机领域，尤其涉及一种钻机供热保温系统。
[0003]【背景技术】
[0004]目前，石油钻机冬季防冻保温都是采用蒸汽锅炉(燃煤、燃油、燃气)供热方式，且传统燃煤蒸汽锅炉供热保温占绝对领导地位。由传统燃煤蒸汽锅炉产生的蒸汽作为传热介质经过循环加压泵加压并分别串联接入各个需要受热保温的设备或相关的换热装置里，且与相关设备或换热装置里的液体或空气进行热能交换，从而完成解冻保温的目的。虽然现有的供热防冻保温方式能在一定程度上完成解冻保温的目的，但仍存在难以克服的缺陷及安全隐患:
(1)传统燃煤蒸汽锅炉系压力容器，运行时存在锅炉和管道爆裂等缺陷，故障率高，安全系数低，且传统燃煤蒸汽锅炉每年都需检验，其维修技术要求、施工制作工艺水平高，材料及人力成本高，且检验和维修所需费用较大；
(2)传统燃煤蒸汽锅炉供热防冻保温方式的热源载体介质是蒸汽，仅能实现钻井设备的局部防冻和解冻，而无法实现对钻井平台的放喷管汇控制阀组，压井管汇控制阀组及高压泥浆泵系统、防沙罐棚的泥浆罐箱，泥浆储备罐箱及泥浆泵、发电机房，柴油罐及柴油机供油系统、清水罐，固井清水罐及供水系统等进行有效的立体空间供热风保暖方式；
(3)传统燃煤蒸汽锅炉供 热保温方式属于二次热能交换，热效率低，用水量大，管道热损失严重，容易结冰，存在冻管漏水且易导致整个供热系统瘫痪的可能性；
(4)传统燃煤蒸汽锅炉供热方式使用的带有乳化防水垢、防锈液的循环水渗入生钻井产区土地，易造成地下环境污染；
(5)传统燃煤蒸汽锅炉供热保温方式，容易结露、水蒸汽较大，钻井工作面出现大量冰面、冰柱，给安全生产带来隐患，且在严寒的环境里，操作员工们双脚踩踏冰面，僵滞的双手及身体做着机械般的操作程序，摔跤、跌倒完全有可能发生；
(6)采用蒸汽锅炉供热保温时需加装散热片，而散热片的自然传热效果差，且四周需要布置大量的散热片，影响操作工人员正常巡视。
[0005]综上所述，传统燃煤蒸汽锅炉的供热保温系统仅能实现钻井设备的局部防冻和解冻，保温效果差，热传输效率低，且故障率高，安全系数低、检验和维修所需费用较大，用水量大，并易造成地下环境污染。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中供热保温系统仅能实现钻井设备的局部防冻和解冻、保温效果差、热传输效率低、故障率高、安全系数低、检验和维修所需费用较大、用水量大且易造成地下环境污染等上述缺陷，提供一种能实现全面有效的立体空间防冻和解冻、保温效果好、热传输效率高、安全系数高、能降低设备运行的故障率、检验和维修所需费用少、用水量少且不易造成地下环境污染的钻机供热保温系统。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种钻机供热保温系统，包括第一热风炉、第二热风炉、第一热空气稳压罐、第一热空气增压风机、第二热空气三通稳压罐、固井清水罐保温棚、油罐保温棚、发电机防沙棚、防沙罐棚、第二热空气增压风机、管控阀组、钻井平台、电加热锅炉、第一泥浆罐箱和第二泥浆灌箱；
防沙罐棚内设有第三泥浆罐箱、第四泥浆罐箱和高压泥浆泵机组；
第一热风炉和第二热风炉分别通过第一热空气管道和第二热空气管道与第一热空气稳压罐的输入口相连，而第一热空气稳压罐的输出口分别通过一号专线热空气风管、二号专线热空气风管、三号专线热空气风管和四号专线热空气风管与第三泥浆罐箱、第四泥浆罐箱、第一热空气增压风机入口和第二热空气增压风机的入口连通，且第一热空气稳压罐的输出口还连接有清水罐保温棚；
第一热空气增压风机的出口分别与发电机防沙棚和第二热空气三通稳压罐的入口连接，而第二热空气三通稳压罐的出口分别通过第三热空气管道和第四热空气管道与固井清水罐保温棚和油罐保温棚相连；
第二热空气增压风机的出口分别通过第六热空气管道、第七热空气管道和五号专线热空气风管与钻井平台、管控阀组和高压泥浆泵机组相连；管控阀组包括放喷管汇控制阀组和压井管汇控制阀组，且放喷管汇控制阀组和压井管汇控制阀组分别位于钻井平台的钻井支架的左右两侧；
电加热锅炉分别通过第八蒸汽管道、第九蒸汽管道和第十蒸汽管道与钻井平台、第一泥浆罐箱和第二泥浆罐箱相连。
[0009]在本发明所述钻机供热保温系统中，第一热风炉或第二热风炉作为所述保温系统的供热热源，平时为一用一备，但可以根据现场实际需要，启动其中一台热风炉或同时启动两台热风炉，由此可知，本发明所述钻机供热保温系统是采用热风炉提供热空气热源，且采用热风炉产生的热风作为热源载体介质，不仅降低了设备运行的故障率，还避免了传统燃煤蒸汽锅炉运行过程中锅炉爆炸伤亡事故及爆管等缺陷，大幅提高了安全系数，且热风炉不属于压力容器，不须每年都检验，其维修技术要求低，降低了人力成本，还大大削减了检验和维修所需费用。
[0010]第一热风炉和第二热风炉分别通过第一热空气管道和第二热空气管道与第一热空气稳压罐的输入口相连，即第一热风炉和第二热风炉产生的热风都得首先进入第一热空气稳压罐；其次得分别通过一号专线热空气风管、二号专线热空气风管、三号专线热空气风管和四号专线热空气风管输送到第三泥浆罐箱、第四泥浆罐箱、第一热空气增压风机和第二热空气增压风机中；再次，热风从第一热空气增压风机的出口分别进入到发电机防沙棚和第二热空气三通稳压罐中，进入到第二热空气三通稳压罐中的热风再分别通过第三热空气管道和第四热空气管道输送至固井清水罐保温棚和油罐保温棚，热风从第二热空气增压风机的出口分别通过第六热空气管道、第七热空气管道和五号专线热空气风管输送至钻井平台、管控阀组和高压泥浆泵机组，分别从一号专线热空气风管和二号专线热空气风管输出的热风又再次被输入到防沙罐棚内，为第三泥浆罐箱和第四泥浆罐箱提供热源，由此可知，本发明所述钻机供热保温系统能实现对钻机设备，例如能对钻井平台的放喷管汇控制阀组，压井管汇控制阀组及高压泥浆泵机组、防沙罐棚的泥浆罐箱，泥浆储备罐箱及泥浆泵、发电机房，柴油罐及柴油机供油系统、清水罐，固井清水罐及供水系统等进行全面立体空间的有效防冻和保温，且热源载体介质为热风炉产生的热风，而非蒸汽，热风炉供热升温速度快，且所产生的热量是传统蒸汽锅炉经水管路所产热量的二倍多；另外，本发明采用热风炉提供热源还避免了加装散热片，其产生的热风与空气直接进行热交换，大幅提高了热传输效率，保温效果好；消除了传统蒸汽锅炉存在的爆炸伤亡事故的安全隐患，克服了上述诸多缺陷。
[0011]除此之外，热风炉供热保温方式无水运行，可节约大量的水资源，一个钻井队在一个冬季至少可节约水1200吨，且该无水供热保温的方式还能保证良好的生产环境，使得生产场地无结冰现象，能避免因结冰摔跤而造成的工伤事故，还能避免造成地下环境污染，进一步提高了本发明所述钻进供热保温系统的安全性。
[0012]作为对本发明所述技术方案的一种改进，所述第一热空气管道和第二热空气管道上分别设有第一关断阀和第二关断阀。第一关断阀和第二关断阀的设置，有利于控制第一热风炉和第二热风炉的开与关，当环境温度较高时，只需开启第一热风炉和第二热风炉中的一个，当环境温度较低时，可同时开启第一热风炉和第二热风炉。
[0013]作为对本发明所述技术方案的一种改进，第三泥浆罐箱和第四泥浆罐箱中的蒸汽管头分别与一号专线热空气风管和二号专线热空气风管连通。
[0014]第三泥浆罐箱包括9台泥浆罐，第四泥浆罐箱包括4台泥浆罐，且第三泥浆罐箱和第四泥浆罐箱的原蒸汽管头其中的一个分别与一号专线热空气风管和二号专线热空气风管相连并输入热空气，待热风从蒸汽管头的一端进入到泥浆罐内的U形管中后，热风在U形管中与管壁外的泥浆发生热交换后产生的低温热风从蒸汽管头的另一端输送出来并留在防沙罐棚内，使得防沙罐棚内的温度保持在零度以上，远远高于棚外环境温度，起到空间保温作用。另外，一号专线热空气风管和二号专线热空气风管在防沙罐棚内，可以根据现场实际情况，在一号专线热空气风管和二号专线热空气风管末端通过三通连接多根热空气支风管，以加强防沙罐棚内的立体空间保温作用。
[0015]作为对本发明所述技术方案的一种改进，油罐保温棚中的蒸汽管头与第四热空气管道连通。油罐保温棚中多台油罐的蒸汽管头中的一个与第四热空气管道连通，当热风从蒸汽管头一端进入到油罐内的U形换热管内后，热风从该U形管内与管壁外的柴油等进行热交换，热交换获得的低温热风从原蒸汽管头的另一端输出在油罐保温棚内，使得油罐保温棚内的温度远远高于棚外的环境温度，起到棚内立体空间保温作用。
[0016]在本发明所述技术方案中，固井清水罐保温棚中的原蒸汽管头与第三热空气管道连通，当热风从原蒸汽管头一端进入到固井清水罐内的U形换热器内后，热风从该U形管内与管壁外的清水等进行热交换，热交换获得的低温热风从原蒸汽管头的另一端输出在固井清水罐保温棚内，使得固井清水罐保温棚内的温度远远高于棚外的环境温度。
[0017]另外，清水罐保温棚中的原蒸汽管头与第一热空气稳压罐输出的热空气通过小直径热风管连通。当热风从原蒸汽管头一端进入到清水罐内的U形换热管内后，热风从该U形管内与管壁外的清水等进行热交换，热交换获得的低温热风从原蒸汽管头的另一端输出在清水罐保温棚内，使得清水罐保温棚内的温度远远高于棚外的环境温度。
[0018]作为对本发明所述技术方案的一种改进，五号专线热空气风管末端连接有多根热空气支风管。从五号专线热空气风管输出的热风分别输出给多根热空气支风管，该多根热空气支风管直接将热风吹至高压泥浆泵机组进行立体空间保温，取代了现有技术中采用电加热的保温方式，在一定程度上消除了安全隐患。
[0019]作为对本发明所述技术方案的一种改进，第一热空气增压风机的输出风压为1500-3000Pa,其输出风量为 2000_4000m3/h。
[0020]作为对本发明所述技术方案的一种改进，第二热空气增压风机的输出风压为1500-3000Pa,其输出风量为 2000_4000m3/h。
[0021]作为对本发明所述技术方案的一种改进，第一热风炉的输出温度为30_200°C，且其输出风量为30000-40000m3/min。
[0022]作为对本发明所述技术方案的一种改进，第二热风炉的输出温度为30_200°C，且其输出风量为30000-40000m3/min。
[0023]作为对本发明所述技术方案的一种改进，第一热风炉和第二热风炉为电加热热风炉、燃油热风炉、燃气热风炉或燃煤热风炉。
[0024]在本发明所述技术方案中，所有的热风输送管道，比如第一管道、第二管道、一号专线风管、二号专线风管、三号专线风管、四号专线风管、第三管道、第四管道、第六管道、第七管道、五号专线风管、第八管道、第九管道和第十管道可以是钢管或软管，而防沙营棚内的第三泥浆罐组和第四泥浆罐组的输送管道和软管外可用垃圾棉及薄膜捆绑在一起以达到保温的目的，且在本发明所述钻机供热保温系统中的所有出口和入口处除了用帐缝布密封隔热外，还可设有热风幕隔离室内外空气，以堵住外界环境中的低温空气侵入室内。
[0025]在本发明所述技术方案中，第一热风炉和第二热风炉产生的热空气作为大面积空间的保温，如放喷管汇控制阀组和压井管汇控制阀组保温棚、防沙罐棚、发电机防沙棚、清水罐保温棚、固井清水罐保温棚等；电加热锅炉(0.3T/h)则作为钻井平台的清洁和钻杆接头的快速解冻之用，属于一种复合型的生产布置工艺形式。
[0026]另外，在本发明所述技术方案中，凡未作特殊说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。因此，本发明的有益效果是提供了一种钻机供热保温系统，该保温系统能实现全面防冻和解冻，保温效果好，热传输效率高，安全系数高，还能降低设备运行的故障率，其检验和维修所需费用也少，用水量极少且不易造成地下环境污染。
[0027]【专利附图】
【附图说明】
[0028]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
图1是本发明钻机供热保温系统的结构示意图；
现将附图中的标号说明如下:1为第一热风炉，2为第二热风炉，3为第一热空气管道，4为第二热空气管道，5为第一关断阀，6为第二关断阀，7为第一热空气稳压罐，8为一号专线热空气风管，9为二号专线热空气风管，10为三号专线热空气风管，11为四号专线热空气风管，12为第一热空气增压风机，13为第二热空气三通稳压罐，14为第三热空气管道，15为第四热空气管道，16为固井清水罐保温棚，17为油罐保温棚，18为发电机防沙棚，19为清水罐保温棚，20为防沙罐棚，21为第三泥浆罐箱，22为第四泥浆罐箱，23为高压泥浆泵机组，24为第二热空气增压风机，25为管控阀组，26为钻井平台，27为电加热锅炉，28为第一泥浆罐箱，29为第二泥浆罐箱，30为第五热空气管道，31为第六热空气管道，32为第七热空气管道，33为五号专线热空气风管，34为第八蒸汽管道，35为第九蒸汽管道，36为第十蒸汽管道，37为第十一热空气管道。
[0029]
【具体实施方式】
[0030]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0031]在本发明较佳实施例中，一种钻机供热保温系统，如图1所示，包括第一热风炉1、第二热风炉2、第一热空气稳压罐7、第一热空气增压风机12、第二热空气三通稳压罐13、固井清水罐保温棚16、油罐保温棚17、发电机防沙棚18、防沙罐棚20、第二热空气增压风机24、管控阀组25、钻井平台26、电加热锅炉27、第一泥浆罐箱28和第二泥浆灌浆箱29。
[0032]上述防沙罐棚20内设有第三泥浆罐箱21、第四泥浆罐箱22和高压泥浆泵机组23。
[0033]上述第一热风炉I和第二热风炉2分别通过第一热空气管道3和第二热空气管道4与第一热空气稳压罐7的输入口相连，且在第一热空气管道3和第二热空气管道4上分别设有第一关断阀5和第二关断阀6，该第一关断阀5和第二关断阀6分别用于控制第一热风炉I和第二热风炉2的开与关；而上述第一热空气稳压罐7的输出口分别通过一号专线热空气风管8、二号专线热空气风管9、三号专线热空气风管10和四号专线热空气风管11与上述第三泥浆罐箱21中的蒸汽管头、第四泥浆罐箱22中的蒸汽管头、第一热空气增压风机12的入口和第二热空气增压风机24的入口连通，且该第一热空气稳压罐7的输出口还通过第十一热空气管道37连接有清水罐保温棚19 ；
上述第一热空气增压风机12的出口分别与上述发电机防沙棚18和第二热空气三通稳压罐13的入口连接，而上述第二热空气三通稳压罐13的出口分别通过第三热空气管道14和第四热空气管道15与固井清水罐保温棚16和油罐保温棚17中的蒸汽管头相连；
上述第二热空气增压风机24的出口分别通过第六热空气管道31、第七热空气管道32和五号专线热空气风管33与钻井平台26、管控阀组25和高压泥浆泵机组23相连，而该五号专线热空气风管33末端连接有多根热空气支风管，该多根热空气支风管直吹高压泥浆泵机组23 ;该管控阀组25包括放喷管汇控制阀组和压井管汇控制阀组，且该放喷管汇控制阀组和压井管汇控制阀组分别位于上述钻井平台26的钻井支架的左右两侧；
上述电加热锅炉27分别通过第八蒸汽管道34、第九蒸汽管道35和第十蒸汽管道36与钻井平台26、第一泥浆罐箱28和第二泥浆罐箱29相连。
[0034]第三泥浆罐箱21包括9台泥浆罐，第四泥浆罐箱22包括4台泥浆罐，且第三泥浆罐箱21和第四泥浆罐箱22的原蒸汽管头其中的一个分别与一号专线热空气风管8和二号专线热空气风管9相连并输入热空气；另外，一号专线热空气风管8和二号专线热空气风管9在防沙罐棚20内，可以根据现场实际情况，在一号专线热空气风管8和二号专线热空气风管9末端通过三通连接多根热空气支风管，以加强防沙罐棚20内的立体空间保温作用。
[0035]在本实施例中，第一热空气增压风机12和第二热空气增压风机24的输出风压均为1500-3000Pa，且二者的输出风量均为2000_4000m3/h ;第一热风炉I和第二热风炉2的输出温度均为30-200°C，且二者的输出风量均为30000-40000m3/min，且第一热风炉I和第二热风炉2可为电加热热风炉、燃油热风炉、燃气热风炉或燃煤热风炉。
[0036]另外，在本实施例中，第一热空气管道3和第二热空气管道4的直径均为400mm,第三热空气管道14、第四热空气管道15和第五热空气管道30的直径均为100mm，第六热空气管道31的直径为200mm，第七热空气管道32、第八蒸汽管道34、第九蒸汽管道35和第十蒸汽管道36的直径均为100mm,而第^ 热空气管道37的直径为50mm。
[0037]除此之外，在本实施例中，所有的热风输送管道，比如第一热空气管道3、第二热空气管道4、一号专线热空气风管8、二号专线热空气风管9、三号专线热空气风管10、四号专线热空气风管11、第三热空气管道14、第四热空气管道15、第五热空气管道30、第六热空气管道31、第七热空气管道32、五号专线热空气风管33、第八蒸汽管道34、第九蒸汽管道35、第十蒸汽管道36和第十一热空气管道37均可以是钢管或软管，而防沙罐棚20内的第三泥浆罐箱21和第四泥浆罐箱22的输送管道和软管外可用垃圾棉及薄膜捆绑在一起以达到保温的目的，且在本实施例所述钻机供热保温系统中的所有出口和入口处除了用帐缝布密封隔热外，还可设有热风幕隔离室内外空气，以堵住外界环境中的低温空气侵入室内。
[0038]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应`属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种钻机供热保温系统，其特征在于，包括第一热风炉(I)、第二热风炉(2)、第一热空气稳压罐(7)、第一热空气增压风机(12)、第二热空气三通稳压罐(13)、固井清水罐保温棚(16)、油罐保温棚(17)、发电机防沙棚(18)、防沙罐棚(20)、第二热空气增压风机(24)、管控阀组(25)、钻井平台(26)、电加热锅炉(27)、第一泥浆罐箱(28)和第二泥浆灌箱(29); 所述防沙罐棚(20)内设有第三泥浆罐箱(21)、第四泥浆罐箱(22)和高压泥浆泵机组(23)； 所述第一热风炉(I)和第二热风炉(2)分别通过第一热空气管道(3)和第二热空气管道(4)与第一热空气稳压罐(7)的输入口相连,而所述第一热空气稳压罐(7)的输出口分别通过一号专线热空气风管(8)、二号专线热空气风管(9)、三号专线热空气风管(10)和四号专线热空气风管(11)与所述第三泥浆罐箱(21)、第四泥浆罐箱(22)、第一热空气增压风机(12)入口和第二热空气增压风机(24)的入口连通，且所述第一热空气稳压罐(7)的输出口还连接有清水罐保温棚(19)； 所述第一热空气增压风机(12)的出口分别与所述发电机防沙棚(18)和第二热空气三通稳压罐(13)的入口连接，而所述第二热空气三通稳压罐(13)的出口分别通过第三热空气管道(14)和第四热空气管道(15)与所述固井清水罐保温棚(16)和油罐保温棚(17)相连； 所述第二热空气增压风机(24)的出口分别通过第六热空气管道(31)、第七热空气管道(32)和五号专线热空气风管(33)与钻井平台(26)、管控阀组(25)和高压泥浆泵机组(23)相连；所述管控阀组(25)包括放喷管汇控制阀组和压井管汇控制阀组，且所述放喷管汇控制阀组和压井管汇控制阀组分别位于所述钻井平台(26)的钻井支架的左右两侧； 所述电加热锅炉(27)分别通过第八蒸汽管道(34)、第九蒸汽管道(35)和第十蒸汽管道(36 )与钻井平台(26 )、第一泥浆罐箱(28 )和第二泥浆罐箱(29 )相连。
2.根据权利要求1所述的钻机供热保温系统，其特征在于，所述第一热空气管道(3)和第二热空气管道(4)上分别设有第一关断阀(5)和第二关断阀(6)。
3.根据权利要求1所述的钻机供热保温系统，其特征在于，所述第三泥浆罐箱(21)和第四泥浆罐箱(22)中的蒸汽管头分别与一号专线热空气风管(8)和二号专线热空气风管(9)连通。
4.根据权利要求1所述的钻机供热保温系统，其特征在于，所述油罐保温棚(17)中的蒸汽管头与第四热空气管道(15)连通。
5.根据权利要求1所述的钻机供热保温系统，其特征在于，所述五号专线热空气风管(33)末端连接有多根热空气支风管。
6.根据权利要求1所述的钻机供热保温系统，其特征在于，所述第一热空气增压风机(12)的输出风压为1500-3000Pa，其输出风量为2000-4000m3/h。
7.根据权利要求1所述的钻机供热保温系统，其特征在于，所述第二热空气增压风机(24)的输出风压为1500-3000Pa，其输出风量为2000-4000m3/h。
8.根据权利要求1所述的钻机供热保温系统，其特征在于，所述第一热风炉(I)的输出温度为30-200°C，且其输出风量为30000-40000mVmin。
9.根据权利要求1所述的钻机供热保温系统，其特征在于，所述第二热风炉(2)的输出温度为30-200°C，且其输出风量为30000-40000mVmin。
10.根据权利要求1或8或9所述的钻机供热保温系统，其特征在于，所述第一热风炉(I)和第二热风炉(2)为电加热热风炉、燃`油热风炉、燃气热风炉或燃煤热风炉。
【文档编号】E21B41/00GK103775028SQ201410024338
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】陆骏 申请人:陆骏