本发明涉及石油钻探技术领域，特别涉及一种钻井液冷却系统。
背景技术：
在石油钻井过程中，由于井底温度高，且钻头钻杆与岩石井壁的摩擦产生大量热量，钻井液在循环过程中被不断升温，尤其对于深井、超深井等高温高压井钻探过程，钻井液返回地面时的温度能达到200℃以上，持续高温会严重恶化钻井液性能和稳定性、降低钻井设备的使用寿命和安全性。
随着海上石油勘探开发技术的不断发展，开发出可满足大排量、高冷却效率的海上钻井液冷却系统成为海洋平台高温高压钻井工程的一项亟待解决的问题。传统钻井液冷却方式大多采用风冷或水冷方式，由于在海洋钻井中缺少充足的冷却用淡化水，因此海上钻井液冷却系统大多选择风冷方式，但风冷的冷却效率有限，且配套装置体积较大，难以满足冷却系统大排量、移动作业的工作需求。目前，采用钻井液和载冷剂在板式换热器液流通道中循环流动进行钻井液冷却的方式得到广泛应用，通过降低换热器中载冷剂温度和减小板式换热器内的液流间隙可有效提高冷却系统的换热效率。
然而，实际应用发现，由于板式换热器内的液流间隙相对狭窄，当通过降低制冷剂温度来提高钻井液与制冷剂之间的换热冷却效率时，泥浆在循环通道中容易受过低温影响而发生凝固结冰，进而造成循环通道堵塞，反而使得换热无法正常进行。而且，换热通道内乙二醇等载冷剂一旦发生泄露，则会造成海洋环境污染。此外，由于钻井液排量大、且含有大量杂质或渣滓，冷却装置连续运行一定周期以后，相对狭窄的液流通道极易结垢造成通道堵塞，进而导致其冷却效率降低甚至无法正常工作，对装置进行停机检修、人工拆卸清洗后再组装过程也耗时费力，不能满足连续钻井的技术要求。而采用超声、电磁脉冲等方式进行循环通道清洗时，其配套设备的成本相对较高；采用化学方法进行清洗时，则不可避免的给钻井液、海洋环境带来一定的污染隐患，且清洗过程也相对复杂。
技术实现要素：
为了上述技术问题，本发明实施例提供一种进出口管汇装置采用模块化结构设计、移运便捷且钻井液通道清洗简单方便的钻井液冷却系统。
为了达到本发明的目的，本发明提供了一种钻井液冷却系统，该钻井液冷却系统包括活动池、输送泵、进出口管汇装置和冷却装置，进出口管汇装置包括钻井液进出口管汇装置、冷源进出口管汇装置和冲洗管汇装置，钻井液进出口管汇装置包括钻井液进口管、钻井液出口管，钻井液进口管位于钻井液出口管的上方，冷源进出口管汇装置包括冷源进口管、冷源出口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的一个与冷源进口管之间设有冲洗引流管，钻井液进口管和钻井液出口管中的另一个与冷源出口管之间设有冲洗回流管，冲洗引流管、冲洗回流管上均设有冲洗控制阀，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个、冷源进口管上均设有开关阀；
冷却装置内包括多个并联的钻井液通道和多个并联的冷源通道，多个并联的钻井液通道与多个并联冷源通道之间交替间隔排布；
输送泵包括钻井液泵和冷源泵，活动池、钻井液泵、钻井液进口管、每一钻井液通道、钻井液出口管依次相连接形成闭环流路，冷源泵、冷源进口管、每一冷源通道、冷源出口管依次相连接。
本发明实施例中，进出口管汇装置采用模块化结构设计，并在钻井液进、出口管路与冷源进、出口管路之间设有冲洗引流管和冲洗回流管，钻井液进出口管路和冷源进出口管路上分别设置有用于控制钻井液进、出和冷源进、出的开关阀，钻井液进口管上设有用于控制冲洗引流管与钻井液进口管之间通断的开关阀，和/或用于控制冲洗引流管与钻井液出口管之间通断的开关阀，冷源进口管上设有用于控制冷源进口管与控制冷源出口管之间通断的开关阀。通过有效管理各管阀结构，从而实现了钻井液与冷源之间换热冷却功能以及钻井液通道的正、反向冲洗功能；且钻井液进出口管汇装置、冷源进出口管汇装置和冲洗管汇装置集中在一个箱式橇装结构上，并与冷却装置形成一体化箱式橇装整体，使得该钻井液冷却系统安装和移运过程简单方便，解决了传统钻井液冷却系统总体中各部分独立分散，连接管线布置混乱，造成结构整体占用空间大、移运不便的问题。
钻井液冷却系统正常工作时，活动池内储存的钻井液(由井筒返回地面的温度较高的钻井液)首先通过钻井液泵经由输送管道输送至钻井液进口管，继而进入冷却装置并分配到各钻井液通道中，与此同时，冷源通过冷源泵输送至冷源进口管，进入冷却装置并分配到各冷源通道中，钻井液和冷源分别在钻井液通道和冷源通道中逆向或同向流动，利用钻井液和冷源在相邻两流体通道之间的温度差进行热交换，使钻井液降温冷却，完成热交换的钻井液从钻井液通道流出后经钻井液出口管输出最终返回至活动池，以备下一步钻井使用，冷源则沿其相对应的冷源出口管返回至冷源活动池。
当使用冲洗功能时，分别打开冲洗引流管、冲洗回流管上的冲洗控制阀，冷源通过冲洗引流管或冲洗回流管引流至钻井液通道中，进而对钻井液通道进行在线正、反向冲洗。利用该正、反冲洗功能，解决了冷却装置中钻井液换热通道因结垢、清洗维护不便，导致换热通道易堵塞、冷却效率降低的问题，该冲洗功能使用操作简单且省时省力，清洗效率提高，使钻井液换热通道换热性能好，避免了频繁拆卸换热结构组件对冷却装置的拆装效率和密封性能造成不利影响，可满足冷却系统连续工作的技术要求；同时，该冲洗功能使用过程中，无需增设任何其他附属设备，相比于采用超声、电磁脉冲、化学方法等进行清洗的方式，本发明有利于降低冷却系统的结构成本和清洗功耗，从而提高该冷却装置的使用效能，进而保证该钻井液冷却系统的高效运行。
可选地，冲洗管汇装置为正向冲洗管汇装置，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述一个为钻井液进口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个为所述钻井液出口管；
或者，冲洗管汇装置为反向冲洗管汇装置，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述一个为钻井液出口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个为所述钻井液进口管。
冷源从冷源进口输入，依次沿冷源进口管、冲洗引流管、钻井液进口管进入钻井液通道中进行冲洗，后经由钻井液出口管、冲洗回流管回流至冷源出口管上的冷源出口以排出，实现钻井液通道的正向冲洗(正向冲洗即冷源在钻井液通道中的流动方向与钻井液在钻井液通道中的流动方向相同)。
当冷源从冷源进口输入，依次沿冷源进口管、冲洗引流管、钻井液出口管进入钻井液通道中进行冲洗，冲洗后经由钻井液进口管、冲洗回流管回流至冷源出口管上的冷源出口以排出，实现钻井液通道的反向冲洗(反向冲洗即冷源在钻井液通道中的流动方向与钻井液在钻井液通道中的流动方向相反)。
容易理解的是，无论采用钻井液和冷源逆向流动还是同向流动换热方式，通过调整冲洗管汇装置的设置位置，同理可实现钻井液通道的正、反向冲洗功能，流通原理相同，在此不再赘述。
可选地，钻井液进口管包括第一钻井液进口管、第一钻井液连接管，钻井液出口管包括第一钻井液出口管、第二钻井液连接管，第一钻井液连接管和第二钻井液连接管并列连接在第一钻井液进口管与第一钻井液出口管之间，第一钻井液连接管上设有钻井液进口，第二钻井液连接管上设有钻井液出口；
冷源进口管包括第一冷源进口管、第一冷源连接管，冷源出口管包括第一冷源出口管、第二冷源连接管，第一冷源连接管和第二冷源连接管并列连接在第一冷源进口管与第一冷源出口管之间，第一冷源连接管上设有冷源进口，第二冷源连接管上设有冷源出口；
冲洗引流管位于第一钻井液连接管与第一冷源连接管之间，冲洗回流管位于第二钻井液连接管与第二冷源连接管之间；
第一钻井液连接管、第二钻井液连接管、第一冷源连接管、第二冷源连接管、钻井液进口上均设有所述开关阀。
本发明提供的一种优选的进出口管汇装置的具体实施例中，第一钻井液进口管、第一钻井液出口管位于同一侧并分别与钻井液通道的两端相连接，第一钻井液连接管和第二钻井液连接管并联设置，第一钻井液连接管位于第一钻井液进口管、第一钻井液出口管之间并分别与第一钻井液进口管、第一钻井液出口管相连接，第二钻井液连接管位于第一钻井液进口管、第一钻井液出口管之间并分别与第一钻井液进口管、第一钻井液出口管相连接，第一冷源连接管和第二冷源连接管并联设置，第一冷源连接管位于第一冷源进口管、第一冷源出口管之间并分别与第一冷源进口管、第一冷源出口管相连接，第二冷源连接管位于第一冷源进口管、第一冷源出口管之间并分别与第一冷源进口管、第一冷源出口管相连接，冲洗引流管的两端分别与第一钻井液连接管与第一冷源连接管相连接，冲洗回流管的两端分别与第二钻井液连接管与第二冷源连接管相连接。通过控制第一、第二钻井液连接管和第一、第二冷源连接管上开关阀的通断，能够同时实现钻井液与冷源之间的逆向或同向流动换热流路以及钻井液通道的正、反向冲洗流路，充分发挥出各管路流道的最大利用率。同时，使冲洗引流管、冲洗回流管在两连接管路之间的连接形式更加灵活，安装更加方便。
可选地，开关阀包括设在第一钻井液连接管上的第一开关阀和第二开关阀、设在第二钻井液连接管上的第三开关阀和第四开关阀、设在第一冷源连接管上的第五开关阀和第六开关阀、设在第二冷源连接管上的第七开关阀和第八开关阀，冲洗引流管与第一钻井液连接管的连接位置、以及钻井液进口与第一钻井液连接管的连接位置均位于第一开关阀与第二开关阀之间，冲洗回流管与第二钻井液连接管的连接位置位于第三开关阀与第四开关阀之间，钻井液出口与第二钻井液连接管的连接位置位于第四开关阀与第一钻井液出口管之间，冲洗引流管与第一冷源连接管的连接位置、以及冷源进口与第一冷源连接管的连接位置均位于第五开关阀与第六开关阀之间，冲洗回流管与第二冷源连接管的连接位置、以及冷源出口与第二冷源连接管的连接位置均位于第七开关阀与第八开关阀之间。
基于本发明实施例中的进出口管汇装置结构设计，当关闭两冲洗控制阀、第二开关阀、第三开关阀、第五开关阀、第八开关阀，使钻井液从钻井液进口进入，经由第一钻井液连接管、第一钻井液进口管进入钻井液通道，并经由第一钻井液出口管、第二钻井液连接管，最终从钻井液出口排出，冷源从冷源进口进入，经由第一冷源进口管、第一冷源连接管进入冷源通道，并经由第一冷源出口管、第二冷源连接管从冷源出口排出，实现钻井液和冷源逆向循环流动换热以冷却钻井液。由此，使钻井液在钻井液通道中自上而下、冷源在冷源通道中自下而上进行流动换热，一方面有利于减小钻井液的流动阻力，便于通道排气放尽，避免钻井液中固体颗粒堵塞钻井液通道导致钻井液滞流的情况发生，另一方面保证了冷源具有足够的停留时间，便于更充分地利用冷源能量，使换热效果更好。
当关闭两冲洗控制阀、第二开关阀、第三开关阀、第六开关阀、第七开关阀，使钻井液从钻井液进口进入，经由第一钻井液连接管、第一钻井液进口管进入钻井液通道，并经由第一钻井液出口管、第二钻井液连接管，最终从钻井液出口排出，冷源从冷源进口进入，经由第一冷源连接管、第一冷源进口管进入冷源通道，并经由第一冷源进口管、第二冷源连接管从冷源出口排出，实现钻井液和冷源同向流动换热以冷却钻井液。由此，钻井液在钻井液通道中、冷源在冷源通道中均为自上而下的流动过程，有利于减小钻井液、冷源的流动阻力，便于两通道排气放尽，避免钻井液堵塞钻井液通道。
当打开两冲洗控制阀，关闭第一开关阀、第四开关阀、第五开关阀、第七开关阀、钻井液进口开关阀，冷源介质从冷源进口进入，经由第一冷源连接管、冲洗引流管引流至第一钻井液连接管，并进入第一钻井液出口管、钻井液通道，冲洗后经由第一钻井液进口管、第二钻井液连接管、冲洗回流管回流至第二冷源连接管，最终由冷源出口排出，从而完成钻井液通道的反向冲洗。
当打开两冲洗控制阀，关闭第二开关阀、第四开关阀、第五开关阀、第七开关阀、钻井液进口开关阀，使冷源从冷源进口进入，经由第一冷源连接管、冲洗引流管引流至第一钻井液连接管，并进入第一钻井液进口管、钻井液通道，冲洗后经由第一钻井液出口管、第二钻井液连接管、冲洗引流管回流至第二冷源连接管，最终由冷源出口排出，从而完成钻井液通道的正向冲洗。
通过合理设置各开关阀与管路之间的相对位置关系以及各开关阀的开闭状态，可灵活控制各连接管路上液流的导通路径，以分别实现钻井液和冷源逆向、同向流动换热，并在逆向、同向条件下均可以达到钻井液通道的正、反向冲洗的目的。
可选地，冷却装置为两个，钻井液进口管两端分别与两冷却装置中钻井液通道的入口相连接，钻井液出口管两端分别与两冷却装置中钻井液通道的出口相连接，冷源进口管两端分别与两个冷却装置中冷源通道的入口相连接，冷源出口管两端分别与两个冷却装置中冷源通道的出口相连接，两冷却装置、进出口管汇装置之间形成箱式一体橇装结构。
本发明实施例中，两冷却装置共用同一钻井液进出口管汇装置、进出口管汇装置，其中，第一冷却装置与第一钻井液连接管和第一冷源连接管位于同一侧，第二冷却装置与第二钻井液连接管和第二冷源连接管位于同一侧。钻井液冷却系统正常工作时，钻井液通过钻井液进出口管汇装置分别分配到第一冷却装置和第二冷却装置中，冷源通过冷源进出口管汇装置分别分配到第一冷却装置和第二冷却装置中，可同时利用两组冷却装置进行钻井液与冷源循环流动换热，使得钻井液冷却处理通量成倍提高，冷却效率更高。该管阀结构设计充分发挥了各管路流道的最大利用率，通过有效控制各管阀装置，同样可实现对第一冷却装置和第二冷却装置的钻井液通道的在线正向或反向冲洗，以提高该钻井液冷却系统的使用效能和使用寿命。此外，第一冷却装置、第二冷却装置、进出口管汇装置之间形成箱式一体橇装结构，从而使钻井液冷却系统兼具结构紧凑、模块化设计、冷却效率高、清洗简单方便且移运方便的优点。
可选地，冷源为海水。
该钻井液冷却系统采用海水作为冷源，利用资源丰富的海水代替淡水作为循环用冷却用水，解决了海上钻井条件下的淡水资源匮乏、冷却效率较低的问题，且相比于常规淡水冷却系统，该钻井液冷却系统的海水冷源的补给水量增大，避免了淡水冷却系统中大量的外冷却系统建筑物和设备(例如冷却塔、喷淋水池、储水池、高扬程水泵及工业泵房等)，导致冷却系统占地大且运行维护较复杂、成本高的问题。
可选地，钻井液冷却系统还包括过滤装置，过滤装置包括并联设置的第一过滤器和第二过滤器，第一过滤器和第二过滤器位于钻井液泵与钻井液进口管之间。
设置两台过滤器，可以一备一用以满足冷却系统长时间连续工作的需求，也可以两台同时使用以提高钻井液的过滤处理效率，以满足该冷却系统高钻井液处理通量的工作要求。其中，过滤器内设有滤网，滤网上形成有滤孔，滤孔的孔径小于钻井液通道之间的间距，以防止钻井液中的大颗粒固体进入钻井液通道中造成钻井液通道堵塞。
可选地，每一钻井液通道的间距相等，每一冷源通道的间距相等，且每一钻井液通道的间距大于每一冷源通道的间距。
可选地，每一钻井液通道的间距为8cm，每一冷源通道的间距为6cm。
由于钻井液与冷源(如海水)的密度不同，且钻井液中往往携带有较多固体颗粒，从而使钻井液和冷源的流动性存在较大差别，将钻井液通道的间距设置为大于冷源通道的间距，且每一钻井液通道的间距优选地设置为8cm，每一冷源通道的间距优选地设置为6cm，有利于减小钻井液与冷源在相邻两通道之间的流量差，使钻井液与冷源在换热板片两侧的流动分布较为均衡，进而使钻井液与冷源在相邻钻井液通道和冷源通道之间的传热更加充分，以提高钻井液的冷却效率。
可选地，冷却装置为板式换热器，板式换热器包括多个换热板片，每一换热板片采用钛板片，换热板片的厚度为0.6mm-1.0mm。
换热板片采用一次压制成型的钛板片，并经过表面处理，一次成型的换热板片耐压力冲击、振动和疲劳应力性能优异，具有极强的抗海水及泥浆腐蚀能力，从而延长了换热板片的使用寿命，可以满足钻井液冷却系统长期使用的可靠性要求。
依据板式换热器水压试验测试结果，换热板片的厚度优选为0.6mm-1.0mm，当换热板片的厚度小于0.6mm时，则换热板片较薄，使换热板片的机械强度不足，难以保证换热板片压紧后的耐压力冲击、振动和疲劳应力性能；当换热板片的厚度大于1.0mm时，则换热板片较厚，使换热板片的导热热阻较大，不利于提高钻井液与冷源之间的传热效率，同时增加换热板片成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的一实施例起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为根据本发明的一实施例的钻井液冷却系统的整体结构示意图；
图2为图1中的进出口管汇装置的结构示意图；
图3为图1中正常换热冷却时钻井液在钻井液进出口管汇装置中自上而下的流路示意图；
图4为图1中正常换热冷却时冷源在冷源进出口管汇装置中自下而上的流路示意图；
图5为图1中进行反向清洗时的流路示意图；
图6为图1中板式换热器的侧视结构示意图。
其中，图1-图6中附图标记与部件名称之间的关系为：
1进出口管汇装置，11第一钻井液进口管，12第一钻井液出口管，13第一冷源进口管，14第一冷源出口管，15冲洗引流管，16冲洗回流管，17，18冲洗控制阀，19第一钻井液连接管，20第二钻井液连接管，21第一冷源连接管，22第二冷源连接管，23钻井液进口，24钻井液出口，25冷源进口，26冷源出口，27第一开关阀，28第二开关阀，29第三开关阀，30第四开关阀，2第一冷却装置，201钻井液通道，202冷源通道，203前夹板，204后夹板，205夹紧螺栓副，206上导杆，207下导杆，3第二冷却装置，41第一过滤器，42第二过滤器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，本实施例中，钻井液进口管、钻井液出口管、冷源进口管、冷源出口管的位置关系只代表钻井液或冷源的进、出方向，并不具体限定钻井液进口管、钻井液出口管、冷源进口管、冷源出口管的具体位置关系，因此各管路位置关系可不同，满足安装及使用要求即可。本实施例中认为各管路上未安装开关阀进行关闭的流道均为导通状态。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
下面将通过具体的实施例，详细介绍本发明的内容。
图1为根据本发明的一实施例的钻井液冷却系统的整体结构示意图；图2为图1中的进出口管汇装置的结构示意图；图3为图1中正常换热冷却时钻井液在钻井液进出口管汇装置中自上而下的流路示意图；图4为图1中正常换热冷却时冷源在冷源进出口管汇装置中自下而上的流路示意图；图5为图1中进行反向清洗时的流路示意图；图6为图1中板式换热器的侧视结构示意图。
从图1和图2中可看出，本实施例提供的钻井液冷却系统包括活动池、输送泵、进出口管汇装置1和冷却装置，进出口管汇装置1包括钻井液进出口管汇装置1、冷源进出口管汇装置1和冲洗管汇装置，钻井液进出口管汇装置1包括钻井液进口管、钻井液出口管，钻井液进口管位于钻井液出口管的上方，冷源进出口管汇装置1包括冷源进口管、冷源出口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的一个与冷源进口管之间设有冲洗引流管15，钻井液进口管和钻井液出口管中的另一个与冷源出口管之间设有冲洗回流管16，冲洗引流管15、冲洗回流管16上均设有冲洗控制阀17，18，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个、冷源进口管上均设有开关阀；
冷却装置内包括多个并联的钻井液通道201、多个并联的冷源通道202和密封结构，多个并联的钻井液通道201与多个并联冷源通道202之间交替间隔排布，且通过密封结构相互密封，防止钻井液与冷源之间互窜；每一钻井液通道201的两端分别与钻井液进口管、钻井液出口管相连接，每一冷源通道202的两端分别与冷源进口管、冷源出口管相连接；
输送泵包括钻井液泵和冷源泵，活动池、钻井液泵、钻井液进口管、每一钻井液通道201、钻井液出口管依次相连接形成闭环流路，冷源泵、冷源进口管、每一冷源通道202、冷源出口管依次相连接。
本实施例中，进出口管汇装置1采用模块化结构设计，并在钻井液进出口管路与冷源进出口管路之间设有冲洗引流管15和冲洗回流管16，钻井液进出口管路和冷源进出口管路上分别设置有用于控制钻井液进、出和冷源进、出的开关阀，钻井液进口管上设有用于控制冲洗引流管15与钻井液进口管之间通断的一开关阀，和/或用于控制冲洗引流管15与钻井液出口管之间通断的一开关阀，冷源进口管上设有用于控制冷源进口管与控制冷源出口管之间通断的一开关阀。通过有效管理各管阀结构，实现了钻井液与冷源之间换热冷却功能以及钻井液通道的正、反向冲洗功能。且钻井液进出口管汇装置1、冷源进出口管汇装置1和冲洗管汇装置均集中在一个箱式橇装结构上，并与冷却装置形成一体化箱式橇装整体，使得该钻井液冷却系统安装和移运过程简单方便，解决了传统钻井液冷却系统总体中各部分独立分散，连接管线布置混乱，造成结构整体占用空间大、冷却系统运输不便的问题。
如图3至图4所示，当钻井液冷却系统正常工作时，活动池内储存的钻井液首先通过钻井液泵经由输送管道输送至钻井液进口管，继而进入冷却装置并分配到钻井液通道201中，与此同时，冷源通过冷源泵输送至冷源进口管，进入冷却装置并分配到冷源通道202中，钻井液和冷源分别在钻井液通道201和冷源通道202中逆向或同向流动，利用钻井液和冷源在相邻两流体通道之间的温度差进行热交换，使钻井液降温冷却，完成热交换的钻井液从钻井液通道201流出后经钻井液出口管汇流输出最终返回至活动池，以备下一步钻井使用，冷源则沿其相对应的冷源出口管返回至冷源活动池。
如图5所示，当使用冲洗功能时，分别打开冲洗引流管15、冲洗回流管16上的冲洗控制阀17，18，冷源通过冲洗引流管15或冲洗回流管16引流至钻井液通道201中，进而对钻井液通道201进行正、反向在线冲洗。利用该正、反冲洗功能，解决了冷却装置中钻井液换热通道因结垢、清洗维护不便，导致换热通道易堵塞、冷却效率降低的问题，该冲洗功能使用操作简单且省时省力，清洗效率提高，使钻井液换热通道换热性能好，避免了频繁拆卸换热结构组件对冷却装置的拆装效率和密封性能造成不利影响，可满足冷却系统连续工作的技术要求；同时，该冲洗功能使用过程中，无需增设任何其他附属设备，相比于采用超声、电磁脉冲、化学方法等进行清洗的方式，本发明有利于降低冷却系统的结构成本和清洗功耗，从而提高该冷却装置的使用效能，进而保证该钻井液冷却系统的高效运行。
进一步地，冲洗管汇装置为正向冲洗管汇装置，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述一个为钻井液进口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个为所述钻井液出口管；
或者，冲洗管汇装置为反向冲洗管汇装置，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述一个为钻井液出口管，钻井液进口管和钻井液出口管中的所述另一个为所述钻井液进口管。
使用正向冲洗时，如图5所示，钻井液进口管与冷源进口管之间设有冲洗引流管15，钻井液出口管与冷源出口管之间设有冲洗回流管16时，使冷源从冷源进口25输入，依次沿冷源进口管、冲洗引流管15、钻井液进口管进入钻井液通道201中进行冲洗，后经由钻井液出口管、冲洗回流管16回流至冷源出口管上的冷源出口26以排出，实现钻井液通道201的正向冲洗(正向冲洗即冷源在钻井液通道201中的流动方向与钻井液在钻井液通道201中的流动方向相同)。
或者，使用反向冲洗时，使冷源从冷源进口25输入，依次沿冷源进口管、冲洗引流管15、钻井液出口管进入钻井液通道201中进行冲洗，冲洗后经由钻井液进口管、冲洗回流管16回流至冷源出口管上的冷源出口26以排出，实现钻井液通道201的反向冲洗(反向冲洗即冷源在钻井液通道201中的流动方向与钻井液在钻井液通道201中的流动方向相反)。
容易理解的是，无论采用钻井液和冷源逆向流动还是同向流动换热方式，通过调整冲洗管汇装置的设置位置，同理可实现钻井液通道201的正、反向冲洗功能，流通原理与上述相同，在此不再赘述。
进一步地，钻井液进口管包括第一钻井液进口管11、第一钻井液连接管19，钻井液出口管包括第一钻井液出口管12、第二钻井液连接管20，第一钻井液连接管19和第二钻井液连接管20并列连接在第一钻井液进口管11与第一钻井液出口管12之间，第一钻井液连接管19上设有钻井液进口23，第二钻井液连接管20上设有钻井液出口24；
冷源进口管包括第一冷源进口管13、第一冷源连接管21，冷源出口管包括第一冷源出口管14、第二冷源连接管22，第一冷源连接管21和第二冷源连接管22并列连接在第一冷源进口管13与第一冷源出口管14之间，第一冷源连接管21上设有冷源进口25，第二冷源连接管22上设有冷源出口26；
冲洗引流管15位于第一钻井液连接管19与第一冷源连接管21之间，冲洗回流管16位于第二钻井液连接管20与第二冷源连接管22之间；
第一钻井液连接管19、第二钻井液连接管20、第一冷源连接管21、第二冷源连接管22、钻井液进口23上均设有所述开关阀。
本实施例中，如图2所示，第一钻井液进口管11位于第一钻井液出口管12的上方，第一冷源进口管13位于第一冷源出口管14的下方，第一钻井液进口管11、第一钻井液出口管12横向并联设置并位于同一侧，第一冷源进口管13、第一冷源出口管14横向并联设置并位于同一侧。第一钻井液连接管19和第二钻井液连接管20并联设置，第一钻井液连接管19位于第一钻井液进口管11、第一钻井液出口管12之间并分别与第一钻井液进口管11、第一钻井液出口管12相连接，第二钻井液连接管20位于第一钻井液进口管11、第一钻井液出口管12之间并分别与第一钻井液进口管11、第一钻井液出口管12相连接，第一冷源连接管21和第二冷源连接管22并联设置，第一冷源连接管21位于第一冷源进口管13、第一冷源出口管14之间并分别与第一冷源进口管13、第一冷源出口管14相连接，第二冷源连接管22位于第一冷源进口管13、第一冷源出口管14之间并分别与第一冷源进口管13、第一冷源出口管14相连接。冲洗引流管15的两端分别与第一钻井液连接管19与第一冷源连接管21相连接，冲洗回流管16的两端分别与第二钻井液连接管20与第二冷源连接管22相连接，通过控制第一、第二钻井液连接管20和第一、第二冷源连接管22上的开关阀的通断，能够同时实现钻井液与冷源之间的逆向或同向流动换热流路以及钻井液通道的正、反向冲洗流路，充分发挥出各管路流道的最大利用率。同时，使冲洗引流管15、冲洗回流管16在两连接管路之间的连接形式更加灵活，安装更加方便。
从图5中可看出，冲洗引流管15、冲洗回流管16设置为u形，冲洗引流管15的两端分别与第一钻井液连接管19与第一冷源连接管21的外侧壁相连接，冲洗回流管16的两端分别与第二钻井液连接管20与第二冷源连接管22的外侧壁相连接。容易理解的是，冲洗引流管15、冲洗回流管16也可设置为直管、弧形管等任意形式，或者，冲洗引流管15、冲洗回流管16也可以直接设置为冲洗引流口和冲洗回流口，通过冲洗引流口直接导入冲洗介质，进而从冲洗回流口排出实现钻井液通道201的冲洗过程。各进出口管路、各连接管路、各冲洗管路之间采用法兰连接，控制阀和开关阀分别设置在各法兰连接处。
进一步地，开关阀包括设在第一钻井液连接管19上的第一开关阀27和第二开关阀28、设在第二钻井液连接管20上的第三开关阀29和第四开关阀30、设在第一冷源连接管21上的第五开关阀和第六开关阀、设在第二冷源连接管22上的第七开关阀和第八开关阀，冲洗引流管15与第一钻井液连接管19的连接位置、以及钻井液进口23与第一钻井液连接管19的连接位置均位于第一开关阀27与第二开关阀28两者之间，冲洗回流管16与第二钻井液连接管20的连接位置位于第三开关阀29与第四开关阀30之间，钻井液出口24与第二钻井液连接管20的连接位置位于第四开关阀30与第一钻井液出口管12之间，冲洗引流管15与第一冷源连接管21的连接位置、以及冷源进口25与第一冷源连接管21的连接位置均位于第五开关阀与第六开关阀两者之间，冲洗回流管16与第二冷源连接管22的连接位置、以及冷源出口26与第二冷源连接管22的连接位置均位于第七开关阀与第八开关阀两者之间。
如图2所示，本实施例中，第一开关阀27位于冲洗引流管15与第一钻井液进口管11之间；第二开关阀28位于钻井液进口23与第一钻井液出口管12之间；第三开关阀29位于冲洗回流管16与第一钻井液进口管11之间；第四开关阀30位于钻井液出口24与第一钻井液进口管11之间；第五开关阀位于冲洗引流管15与第一冷源出口管14之间；第六开关阀位于冷源进口25与第一冷源出口管14之间；第七开关阀位于冲洗回流管16与第一钻井液出口管12之间；第八开关阀位于冷源出口26与第一冷源出口管14之间。
通过合理设置各开关阀与管路之间的相对位置关系以及各开关阀的开闭状态，可灵活控制各连接管路上液流的导通路径，以分别实现钻井液和冷源逆向、同向流动换热，并在逆向、同向条件下均可以达到钻井液通道201的正、反向冲洗的工作要求。具体地，结合本实施例中的进出口管汇装置1对上述四种情况进行详细说明。
如图3和图4所示，钻井液和冷源逆向循环流动换热工作时，关闭两冲洗控制阀17，18、第二开关阀28、第三开关阀29、第五开关阀、第八开关阀，使钻井液从钻井液进口23进入，经由第一钻井液进口管11、第一钻井液连接管19进入钻井液通道201，并经由第一钻井液出口管12、第二钻井液连接管20，最终从钻井液出口24排出，冷源从冷源进口25进入，经由第一冷源进口管13、第一冷源连接管21进入冷源通道202，并经由第一冷源出口管14、第二冷源连接管22从冷源出口26排出，实现钻井液和冷源逆向循环流动换热以冷却钻井液。由此，使钻井液在钻井液通道201中自上而下、冷源在冷源通道202中自下而上进行流动换热，一方面有利于减小钻井液的流动阻力，便于通道排气放尽，避免钻井液中固体颗粒堵塞钻井液通道201导致钻井液滞流的情况发生，另一方面保证了冷源具有足够的停留时间，便于更充分地利用冷源能量，使换热效果更好。
作为另一种可选的实施方式，钻井液和冷源反向循环流动换热工作时，关闭两冲洗控制阀17，18、第二开关阀28、第三开关阀29、第六开关阀、第七开关阀，使钻井液从钻井液进口23进入，经由第一钻井液进口管11、第一钻井液连接管19进入钻井液通道201，并经由第一钻井液出口管12、第二钻井液连接管20，最终从钻井液出口24排出，冷源从冷源进口25进入，经由第一冷源出口管14、第一冷源连接管21进入冷源通道202，并经由第一冷源进口管13、第二冷源连接管22从冷源出口26排出，实现钻井液和冷源同向流动换热以冷却钻井液。由此，钻井液在钻井液通道201中、冷源在冷源通道202中均为自上而下的流动过程，有利于减小钻井液、冷源的流动阻力，便于两通道排气放尽，避免钻井液堵塞钻井液通道201。
反向冲洗时，如图5所示，打开两冲洗控制阀17，18，关闭第一开关阀27、第四开关阀30、第五开关阀、第七开关阀、钻井液进口开关阀，冷源介质从冷源进口25进入，经由第一冷源连接管21、冲洗引流管15引流至第一钻井液连接管19，并进入第一钻井液出口管12、钻井液通道201，冲洗后经由第一钻井液进口管11、第二钻井液连接管20、冲洗回流管16回流至第二冷源连接管22，最终由冷源出口26排出，从而完成钻井液通道201的反向冲洗。
作为另一种可选的实施方式，正向冲洗时，当打开两冲洗控制阀17，18，关闭第二开关阀28、第四开关阀30、第五开关阀、第七开关阀、钻井液进口开关阀，使冷源从冷源进口25进入，经由第一冷源连接管21、冲洗引流管15引流至第一钻井液连接管19，并进入第一钻井液进口管11、钻井液通道201，冲洗后经由第一钻井液出口管12、第二钻井液连接管20、冲洗引流管15回流至第二冷源连接管22，最终由冷源出口26排出，从而完成钻井液通道201的正向冲洗。
容易理解的是，钻井液和冷源同向或逆向流动换热时，各控制阀及各开关阀在各管路上的设置位置也相应具有多种设计位置，开关阀的位置关系与进、出口管汇装置具体的位置方式直接相关，因此开关阀的位置方案并不仅限于这一种实施方案，至少包括钻井液和冷源同向流动换热时进行正向冲洗、钻井液和冷源同向流动换热时进行反向冲洗、钻井液和冷源同向流动换热时进行正向冲洗、钻井液和冷源逆向流动换热时进行反向冲洗四种结构设计方案，当然还包括本领域技术人员容易想到的其他变形方式，其他相关变形情况在此不再赘述。
进一步地，冷却装置为两个，包括对称设置在进出口管汇装置1的两侧的第一冷却装置2和第二冷却装置3，钻井液进口管的两端分别与第一冷却装置2的钻井液通道201、第二冷却装置3的钻井液通道201相连接，钻井液出口管的两端分别与第一冷却装置2的钻井液通道201、第二冷却装置3的钻井液通道201相连接，冷源进口管13的两端分别与第一冷却装置2的冷源通道202、第二冷却装置3的冷源通道202相连接，冷源出口管14的两端分别与第一冷却装置2的冷源通道202、第二冷却装置3的冷源通道202相连接，第一冷却装置2、第二冷却装置3、进出口管汇装置1之间形成箱式一体橇装结构。
本实施例中，第一冷却装置2和第二冷却装置3可共用同一钻井液进出口管汇装置1、进出口管汇装置1，第一冷却装置2与第一钻井液连接管19和第一冷源连接管21位于同一侧，第二冷却装置3与第二钻井液连接管20和第二冷源连接管22位于同一侧。如图1和图2所示，第一钻井液进口管11的两端分别与第一冷却装置2的钻井液通道201和第二冷却装置3的钻井液通道201相连接，且相连接的位置分别设有第九开关阀和第十开关阀，第一钻井液出口管12的两端分别与第一冷却装置2的钻井液通道201和第二冷却装置3的钻井液通道201相连接，且相连接的位置分别设有第十一开关阀和第十二开关阀；第一冷源进口管13的两端分别与第一冷却装置2的冷源通道202和第二冷却装置3的冷源通道202相连接，且相连接的位置分别设有第十三开关阀和第十四开关阀，第一冷源出口管14的两端分别与第一冷却装置2的冷源通道202和第二冷却装置3的冷源通道202相连接，且相连接的位置分别设有第十五开关阀和第十六开关阀。容易理解的是，钻井液进口23、钻井液出口24、冷源进口25、冷源出口26上也可以分别设有相应的开关阀，以方便控制钻井液和冷源进、出的通断状态。
钻井液冷却系统正常工作时，两冲洗控制阀17，18处于关闭状态，具体地，进一步关闭第十、第十二、第十四、第十六开关阀时，可单独使用第一冷却装置2进行钻井液冷却；当关闭第九、第十一、第十三、第十五开关阀时，可单独使用第二冷却装置3进行钻井液冷却，当第九至第十六开关阀均打开时，可同时使用第一、第二冷却装置3进行钻井液冷却，此时，钻井液通过钻井液进出口管汇装置1分别分配到第一冷却装置2和第二冷却装置3中，冷源通过冷源进出口管汇装置1分别分配到第一冷却装置2和第二冷却装置3中。
具体地，以本实施例中逆向流动换热为例进行说明，如图3和图4所示，钻井液从钻井液进口23进入，经由第一钻井液连接管19、第一钻井液进口管11分别进入第一冷却装置2和第二冷却装置3的钻井液通道201中，并汇集到第一钻井液出口管12、第二钻井液连接管20，最终从钻井液出口24排出，冷源从冷源进口25进入，经由第一冷源连接管21、第一冷源进口管13分别进入第一冷却装置2和第二冷却装置3的进入冷源通道202，并汇集到第一冷源出口管14、第二冷源连接管22从冷源出口26排出，实现钻井液和冷源逆向循环流动换热以冷却钻井液。
同时利用两组冷却装置进行钻井液与冷源循环流动换热，使得钻井液冷却处理通量成倍提高，冷却效率更高。该管阀结构设计充分发挥了各管路流道的最大利用率，通过有效控制各管阀装置，同样可实现对第一冷却装置2和第二冷却装置3的钻井液通道201的在线正向或反向冲洗，以提高该钻井液冷却系统的使用效能和使用寿命。此外，第一冷却装置2、第二冷却装置3、进出口管汇装置1之间形成箱式一体橇装结构，从而使钻井液冷却系统兼具结构紧凑、模块化设计、冷却效率高、清洗简单方便且移运方便的优点。
进一步地，每一冷却装置为一板式换热器，每一板式换热器包括多个换热板片，多个层叠式换热板片形成交替间隔排布的多个钻井液通道201和多个冷源通道202，每一换热板片包括四个角空，四个角空分别与钻井液进口23、钻井液出口24、冷源进口和冷源出口相对应。每一换热板片还包括第一板面和与第一板面相背离的第二板面，第一板面和第二板面的凸凹槽形状相互配合形成网状凸凹结构流道板面，相邻两第一板面之间相对且通过密封结构形成密封的钻井液通道201，相邻两第二板面之间相对且通过密封结构形成密封的冷源通道202。密封结构设置成围绕密封槽区域(围绕角孔、流道区域的侧边缘)延伸的弯曲边缘，第一板面、第二板面上设有密封槽，密封结构的两侧分别与相邻两第一板面之间、相邻两第二板面之间彼此相互支撑，并将钻井液通道201与冷源通道202的侧边缘密封，以形成多个并联的且密封的钻井液通道201和多个并联的且密封的冷源通道202，每一钻井液通道201和每一冷源通道202相互交替间隔排布。钻井液和冷源流经对应角孔进入钻井液通道201和冷源通道202时，通过网状波纹流道使流体介质在波纹沟槽中流动时形成强湍流，一方面实现板式换热器的高效换热，另一方面借助湍流状态延缓板片上物料污垢生成的速度，满足换热器较长的运行周期的使用要求。
密封结构可采用屋顶形状密封结构，且密封的厚度大于该间隙的厚度，屋顶形状密封结构可以保证换热板片在夹紧受力时密封结构中间受力最大，在较小的夹紧力作用下实现较大的密封作用力，同时方便拆装、不易变形，使钻井液通道201和冷源通道202承压能力增强，密封可靠性更高，密封结构可选用弹性橡胶材料，例如氟橡胶密封圈，保证密封结构使用寿命长。
所有密封结构和每一换热板片均采用一体化压制成型，使相邻两板面与密封结构之间夹紧固定后能准确压合定位，达到工艺要求的承压能力和密封效果，避免钻井液和冷源在换热过程中互窜造成彼此之间的污染，提高钻井液冷却系统的环保、可靠性。
如图6所示，每一板式换热器还包括固定框架，每一多个换热板片通过固定换热板片安装固定，固定框架包括前夹板203、后夹板204、夹紧螺栓副205、上导杆206和下导杆207，每一多个换热板片位于在前夹板203和后夹板204之间并通过夹紧螺栓固定构成一板式换热器组件。
容易理解的是，根据实际工况需要，可合理增加和减少冷却装置中换热板片的数量，进而调整换热面积，以满足钻井液冷却的高效冷却、高处理通量的工作要求。
进一步地，每一钻井液通道201的间距相等，每一冷源通道202的间距相等，且每一钻井液通道201的间距大于每一冷源通道202的间距。
由于钻井液与冷源(如海水)的密度不同，且钻井液中往往携带有较多固体颗粒，从而使钻井液和冷源的流动性存在较大差别，本实施例中，如图6所示，钻井液通道201的间距设置为大于冷源通道202的间距，这样有利于减小钻井液与冷源在相邻两通道之间的流量差，使钻井液与冷源在换热板片两侧的流动分布较为均衡，进而使钻井液与冷源在相邻钻井液通道201和冷源通道202之间的传热更加充分，以提高钻井液的冷却效率。
本实施例中，优选地，将每一钻井液通道201的间距设置为8cm，冷源通道的间距设置为6cm，保证换热器中钻井液和海水在各自通道中具有高的流通量，同时换热充分。
进一步地，每一换热板片采用钛板片，换热板片的厚度为0.6mm-1.0mm。
换热板片采用一次压制成型的钛板片，并经过表面处理，一次成型的换热板片耐压力冲击、振动和疲劳应力性能优异，具有极强的抗海水及泥浆腐蚀能力，从而延长了换热板片的使用寿命，可以满足钻井液冷却系统长期使用的可靠性要求。
依据板式换热器水压试验测试结果，换热板片的厚度优选为0.6mm-1.0mm，当换热板片的厚度小于0.6mm时，则换热板片较薄，使换热板片的机械强度不足，难以保证换热板片压紧后的耐压力冲击、振动和疲劳应力性能；当换热板片的厚度大于1.0mm时，则换热板片较厚，使换热板片的导热热阻较大，不利于提高钻井液和冷源之间的传热效率，同时增加换热板片的结构成本。
进一步地，冷源为海水。
该钻井液冷却系统采用海水作为冷源，利用资源丰富的海水代替淡水作为循环用冷却用水，解决了海上钻井条件下的淡水资源匮乏、冷却效率较低的问题，且相比于常规淡水冷却系统，该钻井液冷却系统的海水冷源的补给水量增大，避免了淡水冷却系统中大量的外冷却系统建筑物和设备，导致冷却系统占地大且运行维护较复杂、成本高的问题。
进一步地，钻井液冷却系统还包括过滤装置，过滤装置包括并联设置的第一过滤器41和第二过滤器42，第一过滤器41和第二过滤器42位于钻井液泵与钻井液进口管之间。
如图1所示，第一过滤器41上设有第一进口阀和第一出口阀，第二过滤器42上设有第二进口阀和第二出口阀。设置两台过滤器，可以一备一用以满足海上长时间连续工作的需求，也可以两台同时使用以提高钻井液的过滤处理效率，以满足该冷却系统高钻井液处理通量的工作要求。其中，过滤器内设有滤网，滤网上形成有滤孔，滤孔的孔径小于流体换热通道之间的间距，以防止钻井液中的大颗粒固体进入钻井液通道201中造成钻井液通道201堵塞。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”、“两侧”、“板面”、“相邻”、“靠近”、“侧边缘”、“表面”、“交替间隔”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结构具有特定的方位、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。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”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；术语“安装”、“连接”、“固定连接”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。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。应当理解，在不超出本设计方案的设计原理和工作原理的条件下，本实施例提供的钻井液冷却系统的进出口管汇装置的具体位置关系和连接形式等还可以根据实际需要有其他变形。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。