地面泥浆冷却设备及冷却系统的制作方法

1.本发明属于钻井液循环冷却系统技术领域，具体涉及了一种地面泥浆冷却设备及冷却系统。


背景技术：

2.石油钻井作业中，钻具切削岩石能够产生大量的热，同时钻具与岩石摩擦产生大量的热，而且随着钻井深度的增加，井底温度也逐渐升高，同时泥浆温度也逐步升高，泥浆温度的升高对井下仪器产生破坏，缩短其使用寿命，同时也影响泥浆成分和泥浆的作用，而且目前石油钻井根据地质情况配置泥浆，成本较高，为了避免高温泥浆重复进入井底循环使用，目前普遍采用加长泥浆槽的路线的解决方案，使泥浆在循环流动中自然降温，该方法成本较高，而且占地面积较大。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种地面泥浆冷却设备，以缓解现有通过延长泥浆槽路线使泥浆自然降温冷却时间长且冷却效果差的问题。
4.为了缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：
5.一种地面泥浆冷却设备包括冷却罐和位于冷却罐内的泥浆流道总成，冷却罐上端设置有冷水入口，冷却罐下端设置有热水出口；泥浆流道总成的上端连接泥浆流出管线，泥浆流道总成的下端连接泥浆流入管线；还包括连接于泥浆流入管线的动力装置，动力装置带动泥浆流入管线、泥浆流道总成和泥浆流出管线旋转。
6.更进一步地，动力装置包括第一电机和连接于第一电机的齿轮组，齿轮组连接于泥浆流入管线并带动泥浆流入管线旋转。
7.更进一步地，齿轮组包括相互咬合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮套装在第一电机的输出轴上，从动齿轮套装于泥浆流入管线并与泥浆流入管线螺纹连接。
8.更进一步地，冷却罐包括从上至下依次密封连接的上密封压帽、本体上端盖、本体、本体下端盖和下密封压帽；冷水入口设置于本体上端盖，热水出口设置于本体下端盖。
9.更进一步地，泥浆流入管线穿过下密封压帽和本体下端盖焊接于泥浆流道总成，泥浆流出管线穿过上密封压帽和本体上端盖焊接于泥浆流道总成。
10.更进一步地，泥浆流道总成包括循环往复布置的的冷却管路。
11.一种地面泥浆冷却系统包括上述的地面泥浆冷却设备和冷却水循环装置，冷却水循环装置包括出水管和回水管，出水管连接于冷水入口，回水管连接热水出口。
12.更进一步地，冷却水循环装置包括依次连接的冷水机、第一水泵、冷却水箱和第二水泵，冷水机的入口连接于回水管，第二水泵的出口连接于出水管。
13.更进一步地，还包括连接于泥浆流出管线的振动装置，振动装置用于带动泥浆流出管线、泥浆流道总成和泥浆流入管线上下振动。
14.更进一步地，振动装置包括第二电机和连接于第二电机的凸轮，凸轮连接于泥浆
流出管线。
15.本发明中的地面泥浆冷却设备的有益效果分析如下：
16.该设备包括冷却罐冷却罐和位于冷却罐内的泥浆流道总成，冷却罐上端设置有冷水入口，冷却罐下端设置有热水出口；泥浆流道总成的上端连接泥浆流出管线，泥浆流道总成的下端连接泥浆流入管线；还包括连接于泥浆流入管线的动力装置，动力装置带动泥浆流入管线、泥浆流道总成和泥浆流出管线旋转。
17.泥浆通过泥浆流入管线流入泥浆流道总成，冷水通过位于冷却罐上端的冷水入口流入冷却罐，与泥浆流道总成中的泥浆进行热交换，升温后的水通过位于冷却罐下端的热水出口流出，冷却后的泥浆通过泥浆流出管线流出冷却罐。冷水自上而下喷淋，热泥浆自下而上流入，有效延长冷水和热泥浆的接触时间；此外，动力装置带动泥浆流入管线、泥浆流道总成和泥浆流出管线旋转，提高泥浆的紊乱程度，从而使泥浆的热量能够更均匀、更快地传递至冷水，从而提高了冷水与热泥浆的热交换效率，节省了冷却时间，此外，在冷却罐中实现热交换，该设备结构紧凑，占地面积小，生产成本低。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1本发明实施方式提供的地面泥浆冷却设备的结构示意图；
20.图2本发明实施方式提供的地面泥浆冷却系统的示意图。
21.图标：
22.1-泥浆流出管线；2-上密封压帽；3-冷水入口；4-本体上端盖；5-泥浆流道总成；6-本体；7-本体下端盖；8-热水出口；9-下密封压帽；10-齿轮组；11-泥浆流入管线；12-第一电机；13-出水管；14-回水管；15-冷水机；16-第一水泵；17-冷却水箱；18-第二水泵；19-第二电机；20-凸轮。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.石油钻井作业中，钻具切削岩石能够产生大量的热，同时钻具与岩石摩擦产生大量的热，而且随着钻井深度的增加，井底温度也逐渐升高，同时泥浆温度也逐步升高，泥浆温度的升高对井下仪器产生破坏，缩短其使用寿命，同时也影响泥浆成分和泥浆的作用，而且目前石油钻井根据地质情况配置泥浆，成本较高，为了避免高温泥浆重复进入井底循环使用，目前普遍采用加长泥浆槽的路线的解决方案，使泥浆在循环流动中自然降温，该方法成本较高，而且占地面积较大。
27.有鉴于此，本发明提供了一种地面泥浆冷却设备，请参考图1，该设备包括冷却罐和位于冷却罐内的泥浆流道总成5，冷却罐上端设置有冷水入口3，冷却罐下端设置有热水出口8；泥浆流道总成5的上端连接泥浆流出管线1，泥浆流道总成5的下端连接泥浆流入管线11；还包括连接于泥浆流入管线11的动力装置，动力装置带动泥浆流入管线11、泥浆流道总成5和泥浆流出管线1旋转。
28.泥浆通过泥浆流入管线11流入泥浆流道总成5，冷水通过位于冷却罐上端的冷水入口3流入冷却罐，与泥浆流道总成5中的泥浆进行热交换，升温后的水通过位于冷却罐下端的热水出口8流出，冷却后的泥浆通过泥浆流出管线1流出冷却罐。冷水自上而下喷淋，热泥浆自下而上流入，有效延长冷水和热泥浆的接触时间；同时，动力装置带动泥浆流入管线11、泥浆流道总成5和泥浆流出管线1旋转，提高泥浆的紊乱程度，从而使泥浆的热量能够更均匀、更快地传递至冷水，从而提高了冷水与泥浆的热交换效率，节省了冷却时间，此外，在冷却罐中实现热交换，该设备结构紧凑，占地面积小，生产成本低。
29.本实施例的可选方案中，动力装置包括第一电机12和连接于第一电机12的齿轮组10，齿轮组10连接于泥浆流入管线11并带动泥浆流入管线11旋转。启动第一电机12后，第一电机12通过齿轮组10带动泥浆流入管线11、泥浆流道总成5和泥浆流出管线1旋转，从而提高泥浆的紊乱程度，提升冷水和泥浆的热交换效率。
30.本实施例的可选方案中，齿轮组10包括相互咬合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮套装在第一电机12的输出轴上，从动齿轮套装于泥浆流入管线11并与泥浆流入管线11螺纹连接。第一电机12带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动泥浆流入管线11旋转。
31.本实施例的可选方案中，冷却罐包括从上至下依次密封连接的上密封压帽2、本体上端盖4、本体6、本体下端盖7和下密封压帽9；冷水入口3设置于本体上端盖4，热水出口8设置于本体下端盖7，冷水从上向下喷淋。上密封压帽2置于本体上端盖4之上且二者密封连接；本体6置于本体上端盖4和本体下端盖7之间，端部密封连接；下密封压帽9置于本体下端盖7下方，二者密封连接。
32.本实施例的可选方案中，泥浆流入管线11穿过下密封压帽9和本体下端盖7焊接于泥浆流道总成5，泥浆流出管线1穿过上密封压帽2和本体上端盖4焊接于泥浆流道总成5。热泥浆从下而上流动，冷水从上向下喷淋，二者相对流动，提高了热交换的效率，从而使泥浆
的热量能够更快地传递至冷水实现泥浆冷却。
33.本实施例的可选方案中，泥浆流道总成5包括循环往复布置的的冷却管路。循环往复的冷却管路增大了泥浆和冷水的接触面积，使热泥浆的热量能够更快、更均匀地传递至冷水，从而提升泥浆的降温效率。
34.关于地面泥浆冷却设备的工作过程，具体说明如下：
35.井口循环处的热泥浆经过过滤后，通过泥浆流入管线11流入到泥浆流道总成5，冷水由冷水入口3自上而下喷淋到冷却罐的壳体中，泥浆流道总成5置于冷水中；第一电机12驱动齿轮组10带动热泥浆流入管线11、浆流道总成和冷泥浆流出管线1旋转，从而提升了泥浆和冷水的热交换效率，冷却后的泥浆通过泥浆流出管线1流出。
36.实施例二
37.一种地面泥浆冷却系统包括实施例一中述及的地面泥浆冷却设备和冷却水循环装置，冷却水循环装置包括出水管13和回水管14，出水管13连接于冷水入口3，回水管14连接热水出口8。冷却水循环装置的作用是对热水进行回收冷却，从而实现水资源的循环使用，降低作业成本，节约资源，有助于环境保护。经过与热泥浆热交换后的热水通过热水出口8进入回水管14，经过冷却水循环装置的冷却后从出水管13流出，通过冷水入口3进入冷却罐，从而实现了水的循环使用。
38.关于冷却水循环装置的具体形状和结构，请参考图2，具体说明如下：
39.冷却水循环装置包括依次连接的冷水机15、第一水泵16、冷却水箱17和第二水泵18，冷水机15的入口连接于回水管14，第二水泵18的出口连接于出水管13。经过对热泥浆降温后的热水通过回水管14进入冷水机15，经过冷水机15冷却后得到冷水，第一水泵16将冷水抽取至冷却水箱17，冷却水储存于冷却水箱17，然后经过第二水泵18抽取下进入冷却罐对热泥浆进行降温。
40.更进一步地，冷水机15可选择市面上成熟的仪器，冷水机15设置有控制面板，在实际作业中可根据钻井条件通过控制面板调节制冷温度，实现经济和效益的统一。
41.本实施例的可选方案中，还包括连接于泥浆流出管线1的振动装置，振动装置用于带动泥浆流出管线1、泥浆流道总成5和泥浆流入管线11上下振动。通过振动，提高了泥浆流出管线1、泥浆流道总成5和泥浆流入管线11中泥浆的紊乱程度，从而提升了泥浆和冷水的热交换效率，有助于泥浆的温度更快、更均匀地传递至冷水，从而节省作业时间。
42.较为优选的，振动装置包括第二电机19和连接于第二电机19的凸轮20，凸轮20连接于泥浆流出管线1。当需要时启动第二电机19，通过凸轮20带动泥浆流出管线1、泥浆流道总成5和泥浆流入管线11上下振动。
43.关于地面泥浆冷却系统的工作过程，具体说明如下：
44.井口循环处的热泥浆经过过滤后，通过泥浆流入管线11流入到泥浆流道总成5，冷水由冷水入口3自上而下喷淋到冷却罐的壳体中，泥浆流道总成5置于冷水中；第一电机12驱动齿轮组10带动热泥浆流入管线11、浆流道总成和冷泥浆流出管线1旋转，从而提升了泥浆和冷水的热交换效率，冷却后的泥浆通过泥浆流出管线1流出；热水通过热水出口8经过回水管14进入冷水机15，经过冷水机15冷却后得到冷水，第一水泵16将冷水抽取至冷却水箱17，冷却水储存于冷却水箱17，然后经过第二水泵18抽取下进入冷却罐对热泥浆进行降温，从而实现了冷水的循环使用；与此同时，当需要提升降温效率时，可启动第二电机19，通
过凸轮20带动泥浆流出管线1、泥浆流道总成5和泥浆流入管线11上下振动，进一步提升泥浆和冷水的热交换效率。
45.结合实施例一和实施例二，本发明中提供的地面泥浆冷却设备和冷却系统可实现如下有益效果：
46.1、冷水自上而下喷淋，热泥浆自下而上进入冷却罐，有效延长冷热介质接触时间；
47.2、泥浆流道总成5包括循环往复的冷却管路，增大了热泥浆与冷水介质的接触面积；
48.3、通过动力装置带动泥浆流入管线11、泥浆流道总成5和泥浆流出管线1旋转，提高了热泥浆与冷水的热交换效率；
49.4、通过凸轮20带动泥浆流入管线11、泥浆流道总成5和泥浆流出管线1上下振动，进一步提高热泥浆与冷水的热交换效率；
50.5、冷却水循环装置实现冷水的循环使用，节约资源，降低作业成本。
51.最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。