CN113267069A - 泥浆换热撬及智能泥浆冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种泥浆换热撬及智能泥浆冷却系统，属于石油开采设备技术领域，该泥浆换热撬包括底部支架和两台串联的固定管板式换热器，所述固定管板式换热器均安装于所述底部支架上，固定管板式换热器包括管材和管箱，所述管材和管箱均由钛材料制成，所述管材的壁厚大于0.8毫米。本申请具有内部不易堵塞、无需频繁拆机清洗、厚度比较厚、耐泥浆磨蚀能力强、使用寿命长的效果。
Description
技术领域
本申请涉及石油开采设备技术领域，尤其是涉及一种泥浆换热撬及智能泥浆冷却系统。
背景技术
高温井钻井的开采在数量越来越多，这也是石油天然气钻井开发技术发展的必然趋势。在钻井过程中钻井泥浆的温度会逐渐上升，在钻探过程中泥浆温度过高会产生高温恶化现象，不但影响钻井平台操作人员正常工作，还会使井下工具和仪器不能正常工作，因此对返回地面的泥浆进行冷却是非常必要的。
例如申请号为CN202020933974.6以及申请号为CN202010055028.0的专利所公开的泥浆冷却系统，大多数都采用板式换热器对高温泥浆进行冷却。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：板式换热器的流通通道比较小，内部容易堵塞，需要频繁拆机清洗，且板式换热器的板片厚度在0.4-0.6毫米之间，其厚度比较薄，耐泥浆磨蚀能力差，使用寿命短。
发明内容
为了改善采用板式换热器冷却泥浆时内部容易堵塞且板片厚度比较薄、耐泥浆磨蚀能力差的问题，本申请提供一种泥浆换热撬及智能泥浆冷却系统。
第一方面，本申请提供一种泥浆换热撬，采用如下的技术方案：
一种泥浆换热撬，包括底部支架和两台串联的固定管板式换热器，所述固定管板式换热器均安装于所述底部支架上，固定管板式换热器包括管材和管箱，所述管材和管箱均由钛材料制成，所述管材的壁厚大于0.8毫米。
通过采用上述技术方案，底部支架为两台固定管板式换热器提供稳定的安装位置，固定管板式换热器的流通通道比板式换热器的流通通道更大，内部不易堵塞，不用频繁拆机清洗，作业期间基本无需检修，也能保证冷却处理泥浆的流量达到要求；固定管板式换热器的管材厚度比板式换热器的板片厚度更大，耐泥浆磨蚀能力更强，使用寿命更长；而且由钛材料制成的管材和管箱，具有更大的传热系数，导热性更好。
可选的，两台所述固定管板式换热器在所述底部支架上并排布置。
通过采用上述技术方案，两台固定管板式换热器并排布置，可以使该泥浆换热撬的结构更加紧凑，整体体积更小，方便搬运、安装。
可选的，所述固定管板式换热器的顶部之间设置有行走平台，该泥浆换热撬的一端设置有爬梯，所述爬梯竖向布置且其顶部连接至所述行走平台的一端。
通过采用上述技术方案，爬梯的设置，方便工作人员爬上行走平台，进行维护、视察、检修等工作。
可选的，所述爬梯位于两台所述固定管板式换热器的端部之间，所述行走平台的四周设置有护栏。
通过采用上述技术方案，固定管板式换热器的主体部分呈现为圆柱结构且其两端为圆弧结构，所述两台固定管板式换热器的端部之间具有一定的缝隙，爬梯刚好为位于上述缝隙内，可以使该泥浆换热撬的结构更加紧凑，整体体积更小，方便搬运、安装；工作人员在行走平台上工作时，护栏可以看防止工作人员从高处掉落，更加安全。
可选的，所述固定管板式换热器的换热面积大于500平方米，该泥浆换热撬的长度在7-8米之间，该泥浆换热撬的高度在2.5-3米之间，该泥浆换热撬的宽度在2.5-3米之间。
通过采用上述技术方案，固定管板式换热器的换热面积比普通板式换热器的换热面积更大，而且结合两台固定管板式换热器相串联，进一步提升了固定管板式换热器的整体换热面积，换热效果更好，在夏天冷却水温度升高的时候也能保证对泥浆的冷却能力；上述尺寸设计的泥浆换热撬，结构紧凑、体积小巧，方便搬运、安装。
第二方面，本申请提供一种智能泥浆冷却系统，采用如下的技术方案：
一种智能泥浆冷却系统，包括泥浆过滤撬、冷浆储存罐、如上述的泥浆换热撬和冷却水换热撬，所述泥浆过滤撬和所述泥浆换热撬之间通过进浆管线连通，所述泥浆换热撬和所述冷浆储存罐之间通过出浆管线连通，所述冷却水换热撬内的冷水通过进水管线进入所述泥浆换热撬内，所述泥浆换热撬内的热水通过出水管线进入所述冷却水换热撬内。
通过采用上述技术方案，高温泥浆经过泥浆过滤撬过滤后，进入泥浆换热撬中进行冷却，经过冷却后的泥浆回流至冷浆储存罐中，冷却水换热撬通过进水管线向泥浆换热撬中输送冷水，泥浆换热撬中热交换后的热水通过出水管线回流至冷却水换热撬中进行冷却，上述设计的智能泥浆冷却系统，结构简单，运行稳定，而且在上述泥浆换热撬具有上述诸多优势的基础上，该智能泥浆冷却系统同样具有上述优势，即：内部不易堵塞，不用频繁拆机清洗，作业期间基本无需检修，也能保证冷却处理泥浆的流量达到要求，耐泥浆磨蚀能力更强，使用寿命更长。
可选的，所述泥浆过滤撬包括两组泥浆过滤器和泥浆泵，且每个所述泥浆过滤器上带两个蝶阀，所述泥浆过滤器的进口连接所述泥浆泵的出口，所述泥浆过滤器的出口连接所述进浆管线的进口，所述进浆管线的出口连接至所述泥浆换热撬。
通过采用上述技术方案，泥浆泵为泥浆输送提供动力，两组泥浆过滤器配合使用，不仅泥浆的过滤效率更高，而且当其中一组泥浆过滤器在损坏的情况下，可以关闭对应的蝶阀，另一组泥浆过滤器可以继续使用。
可选的，所述冷却水换热撬包括底架、两台开式逆流冷却塔、储水罐和水泵，两台所述开式逆流冷却塔并排安装于所述底架上，所述储水罐安装于所述底架的底部，所述水泵安装于所述底架上，所述水泵为所述泥浆换热撬和所述冷却水换热撬之间的水循环提供动力。
通过采用上述技术方案，底架为两台开式逆流冷却塔提供稳定的安装位置，开式逆流冷却塔的设计高度高，但长、宽尺寸小，占地面积小，且开式逆流冷却塔的填料布局合理，上下分布三成散热面积大，风机通风从填料间通过到底部在向四周散开，节约水的蒸发量，达到减少耗水量的效果；目前市面作业冷却水直接取冷却塔底部积水槽的水，集水槽储水量太少，需要持续补水，现场作业很不方便，所以储水罐在每年最热月份也可缓解供水频率，减缓用水紧张。
可选的，还包括积浆抽取泵、积水抽取泵、积浆储存罐，所述积浆抽取泵和所述泥浆换热撬之间通过积浆抽取管线连通，所述积浆抽取泵和所述积浆储存罐之间通过积浆排出管线连通，所述积水抽取泵和所述泥浆换热撬之间通过积水抽取管线连通，所述积水抽取泵抽取到的水并入所述泥浆换热撬和所述冷却水换热撬之间的水循环中。
通过采用上述技术方案，积浆抽取泵可以将泥浆换热撬内的积浆抽取到积浆储存罐，有效避免积浆在泥浆换热撬内内长时间留存，积水抽取泵可以将泥浆换热撬内的积水抽取到水循环中，进行二次利用，节省水资源。
可选的，还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括显示器和多个温度传感器，多个所述温度传感器分别用于监控所述进浆管线、所述出浆管线、所述进水管线和所述出水管线的实时温度，所述显示器用于显示所述实时温度。
通过采用上述技术方案，通过多个温度传感器可以实时获取泥浆换热撬的进浆温度、出浆温度、进水温度和出水温度，然后通过显示器显示出来，方便工作人员监控该系统的运行情况。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.泥浆换热撬的内部不易堵塞，不用频繁拆机清洗，作业期间基本无需检修，也能保证冷却处理泥浆的流量达到要求，耐泥浆磨蚀能力更强，使用寿命更长；
2.浆抽取泵可以将泥浆换热撬内的积浆抽取到积浆储存罐，有效避免积浆在泥浆换热撬内内长时间留存，积水抽取泵可以将泥浆换热撬内的积水抽取到水循环中，进行二次利用；
3.通过多个温度传感器可以实时获取泥浆换热撬的进浆温度、出浆温度、进水温度和出水温度，然后通过显示器显示出来，方便工作人员监控该系统的运行情况。
附图说明
图1是本申请实施例的泥浆换热撬的正面结构示意图。
图2是本申请实施例的固定管板式换热器的内部结构示意图。
图3是本申请实施例的泥浆换热撬的俯视结构示意图。
图4是本申请实施例的用于展示辅助风冷组件的结构示意图。
图5是本申请实施例的智能泥浆冷却系统的俯视结构示意图。
图6是本申请实施例的冷却水换热撬的正面结构示意图。
图7是本申请实施例的泥浆过滤撬的正面结构示意图。
图8是本申请实施例的智能控制系统的结构示意图。
附图标记说明：101、泥浆过滤撬；11、泥浆过滤器；12、泥浆泵；13、蝶阀；102、冷浆储存罐；103、泥浆换热撬；31、底部支架；32、固定管板式换热器；321、管材；322、管箱；33、行走平台；34、爬梯；35、护栏；36、辅助风冷组件；361、安装网架、362、冷风扇；104、冷却水换热撬；41、底架；42、开式逆流冷却塔；43、储水罐；44、水泵；105、进浆管线；106、出浆管线；107、进水管线；108、出水管线；109、积浆抽取泵；110、积水抽取泵；111、积浆储存罐；112、积浆抽取管线；113、积浆排出管线；114、积水抽取管线；115、智能控制系统；51、温度传感器；52、变频调速器；53、超声波液位计；54、流量传感器；55、显示器；116、热浆储存罐。
具体实施方式
以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种泥浆换热撬。参照图1和图2，该泥浆换热撬103包括底部支架31和两台串联的固定管板式换热器32，底部支架31由钢材焊接而成，两台固定管板式换热器32在底部支架31上并排布置，可以使该泥浆换热撬103的结构更加紧凑，整体体积更小，方便搬运、安装。固定管板式换热器32包括管材321和管箱322，管材321和管箱322均由钛材料制成，管材321的壁厚为0.8毫米，在其他实施例中该厚度还可以为0.9毫米、1.0毫米、1.2毫米或者更厚。
参照图1和图3，固定管板式换热器32的顶部之间设置有行走平台33，该泥浆换热撬103的一端设置有爬梯34，爬梯34同样由钢材焊接而成，爬梯34竖向布置且其顶部连接至行走平台33的一端，爬梯34的设置，方便工作人员爬上行走平台33，进行维护、视察、检修等工作。
爬梯34位于两台固定管板式换热器32的端部之间，行走平台33的四周设置有护栏35，固定管板式换热器32的主体部分呈现为圆柱结构且其两端为圆弧结构，两台固定管板式换热器32的端部之间具有一定的缝隙，爬梯34刚好为位于上述缝隙内，可以使该泥浆换热撬103的结构更加紧凑，整体体积更小，方便搬运、安装；工作人员在行走平台33上工作时，护栏35可以看防止工作人员从高处掉落，更加安全。
固定管板式换热器32的换热面积大于500平方米，本实施例中其换热面积具体为660平方米，两台固定管板式换热器32的换热面积综合起来达到了1320平方米，比普通板式换热器的换热面积更大，换热效果更好，在夏天冷却水温度升高的时候也能保证对泥浆的冷却能力。
该泥浆换热撬103的长度在7-8米之间，本实施例中该长度具体为7.5米，该泥浆换热撬103的高度在2.5-3米之间，本实施例中该高度具体为2.8米，该泥浆换热撬103的宽度在2.5-3米之间，本实施例中该宽度具体为2.8米。上述尺寸设计的泥浆换热撬103，结构紧凑、体积小巧，方便搬运、安装。
参照图3和图4，行走平台33和底部支架31之间还设置有辅助风冷组件36，辅助风冷组件36位于两台固定管板式换热器32之间的缝隙内，辅助风冷组件36用于从上述缝隙内向外部吹冷风，从而达到给固定管板式换热器32表面散热的效果，可以促进热量快速被流动的冷风带走，进一步提升了该泥浆换热撬的散热效果。
辅助风冷组件36包括安装网架361和冷风扇362，安装网架361整体竖向布置，且安装网架361的顶部固定于行走平台33的底部中间位置处，安装网架361的底部固定于底部支架31上，冷风扇362设置有四排，且每一排间隔布置有5个冷风扇362，其中两排冷风扇362位于位于安装网架361的一侧，另外两排冷风扇362位于位于安装网架361的另一侧。上述结构设计的辅助风冷组件36，结构简单，安装方便，而且每两排冷风扇362可以从多角度对固定管板式换热器32吹冷风，散热效果更佳。
位于安装网架361顶部和行走平台33的底部之间两排冷风扇362分别朝向两台固定管板式换热器32吹冷风，而且吹冷风的方向为倾斜向下布置；位于安装网架361底部和底部支架31之间两排冷风扇362分别朝向两台固定管板式换热器32吹冷风，而且吹冷风的方向为倾斜向上布置。两排冷风扇362对单台固定管板式换热器32的吹风方向不一致，从而冷风可以接触固定管板式换热器32的面积更大，从而进一步提升了该泥浆换热撬的散热效果。
安装网架361由多根纵横交错布置的方钢管焊接而成，而且形成网格状，同时行走平台33也为钢材焊接而成的网格式结构，与安装网架361配合作用，方便冷风正常流通，进一步提升了泥浆换热撬的散热效果。
本申请实施例一种泥浆换热撬的实施原理为：底部支架31为两台固定管板式换热器32提供稳定的安装位置，固定管板式换热器32的流通通道比板式换热器的流通通道更大，内部不易堵塞，不用频繁拆机清洗，作业期间基本无需检修，也能保证冷却处理泥浆的流量达到要求；固定管板式换热器32的管材321厚度比板式换热器的板片厚度更大，耐泥浆磨蚀能力更强，使用寿命更长；而且由钛材料制成的管材321和管箱322，具有更大的传热系数，导热性更好。
本申请实施例还公开一种智能泥浆冷却系统。参照图5，该智能泥浆冷却系统包括热浆储存罐116、泥浆过滤撬101、冷浆储存罐102、如上述的泥浆换热撬103和冷却水换热撬104，热浆储存罐116和泥浆过滤撬101之间相连通，泥浆过滤撬101和泥浆换热撬103之间通过进浆管线105连通，泥浆换热撬103和冷浆储存罐102之间通过出浆管线106连通，冷却水换热撬104内的冷水通过进水管线107进入泥浆换热撬103内，泥浆换热撬103内的热水通过出水管线108进入冷却水换热撬104内。
该智能泥浆冷却系统还包括积浆抽取泵109、积水抽取泵110、积浆储存罐111，积浆抽取泵109和泥浆换热撬103之间通过积浆抽取管线112连通，积浆抽取泵109和积浆储存罐111之间通过积浆排出管线113连通，积水抽取泵110和泥浆换热撬103之间通过积水抽取管线114连通，积水抽取泵110抽取到的水并入泥浆换热撬103和冷却水换热撬104之间的水循环中。积浆抽取泵109可以将泥浆换热撬103内的积浆抽取到积浆储存罐111，有效避免积浆在泥浆换热撬103内长时间留存，积水抽取泵110可以将泥浆换热撬103内的积水抽取到水循环中，进行二次利用，节省水资源。
本申请中的上述管线均采用耐高压、耐高温的软管，不易破损。使用寿命长久。
参照图5和图6，冷却水换热撬104包括底架41、两台开式逆流冷却塔42、储水罐43和水泵44，储水罐43的体积为30立方米，两台开式逆流冷却塔42并排安装于底架41上，储水罐43安装于底架41的底部，水泵44安装于底架41上，水泵44为泥浆换热撬103和冷却水换热撬104之间的水循环提供动力。底架41为两台开式逆流冷却塔42提供稳定的安装位置，开式逆流冷却塔42的设计高度高，但长、宽尺寸小，占地面积小，且开式逆流冷却塔42的填料布局合理，上下分布三成散热面积大，风机通风从填料间通过到底部在向四周散开，节约水的蒸发量，达到减少耗水量的效果；目前市面作业冷却水直接取冷却塔底部积水槽的水，集水槽储水量太少，需要持续补水，现场作业很不方便，所以储水罐43在每年最热月份也可缓解供水频率，减缓用水紧张。
参照图5和图7，泥浆过滤撬101包括两组泥浆过滤器11和泥浆泵12，且每个泥浆过滤器11上带两个蝶阀13，泥浆过滤器11的进口连接泥浆泵12的出口，泥浆过滤器11的出口连接进浆管线105的进口，进浆管线105的出口连接至泥浆换热撬103.泥浆泵12为泥浆输送提供动力，两组泥浆过滤器11配合使用，不仅泥浆的过滤效率更高，而且当其中一组泥浆过滤器11在损坏的情况下，可以关闭对应的蝶阀13，另一组泥浆过滤器11可以继续使用。
参照图5和图8，该智能泥浆冷却系统还包括智能控制系统115，智能控制系统115包括7套温度传感器51、3套变频调速器52、2套超声波液位计53、1套流量传感器54和显示器55，显示器55采用15英寸触摸显示屏，3套温度传感器51分别用于监控进浆管线105、出浆管线106、进水管线107和出水管线108的实时温度，另外3套温度传感器51分别用于监控泥浆泵12变频电机温度、两台开式逆流冷却塔42上的风机变频电机温度。3套变频调速器52分贝用于调节泥浆泵12工作频率和两台开式逆流冷却塔42上的风机工作频率。2套超声波液位计53分别用于监控冷浆储存罐102和热浆储存罐116的液位，1套流量传感器54用于监控泥浆泵12出口处泥浆流量。显示器55用于显示泥浆入口温度、泥浆出口温度、循环水入口温度、循环水出口温度、冷浆储存罐102液位、热浆储存罐116液位、各变频电机工作参数等，方便工作人员监控该系统的运行情况。
本申请的智能化控制系统设计，可以自动与手动双控，全部集成显示与控制，能实时了解整个系统工作状态，并对泥浆换热撬103的输出泥浆的温度和流量进行智能控制，在满足设定温度（38°C）的状态和满足储存罐液位要求的情况下，尽量降低系统能耗，从而可以在保证泥浆降温要求的前提下能降低能耗与水耗，而且具备监控与报警功能，及时消除隐患。
本申请实施例一种智能泥浆冷却系统的实施原理为：高温泥浆经过泥浆过滤撬101过滤后，进入泥浆换热撬103中进行冷却，经过冷却后的泥浆回流至冷浆储存罐102中，冷却水换热撬104通过进水管线107向泥浆换热撬103中输送冷水，泥浆换热撬103中热交换后的热水通过出水管线108回流至冷却水换热撬104中进行冷却，上述设计的智能泥浆冷却系统，结构简单，运行稳定，而且在上述泥浆换热撬103具有上述诸多优势的基础上，该智能泥浆冷却系统同样具有上述优势，即：内部不易堵塞，不用频繁拆机清洗，作业期间基本无需检修，也能保证冷却处理泥浆的流量达到要求，耐泥浆磨蚀能力更强，使用寿命更长。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种泥浆换热撬，其特征在于：包括底部支架(31)和两台串联的固定管板式换热器(32)，所述固定管板式换热器(32)均安装于所述底部支架(31)上，固定管板式换热器(32)包括管材(321)和管箱(322)，所述管材(321)和管箱(322)均由钛材料制成，所述管材(321)的壁厚大于0.8毫米。
2.根据权利要求1所述的泥浆换热撬，其特征在于：两台所述固定管板式换热器(32)在所述底部支架(31)上并排布置。
3.根据权利要求2所述的泥浆换热撬，其特征在于：所述固定管板式换热器(32)的顶部之间设置有行走平台(33)，该泥浆换热撬(103)的一端设置有爬梯(34)，所述爬梯(34)竖向布置且其顶部连接至所述行走平台(33)的一端。
4.根据权利要求3所述的泥浆换热撬，其特征在于：所述爬梯(34)位于两台所述固定管板式换热器(32)的端部之间，所述行走平台(33)的四周设置有护栏(35)。
5.根据权利要求1所述的泥浆换热撬，其特征在于：所述固定管板式换热器(32)的换热面积大于500平方米，该泥浆换热撬(103)的长度在7-8米之间，该泥浆换热撬(103)的高度在2.5-3米之间，该泥浆换热撬(103)的宽度在2.5-3米之间。
6.一种智能泥浆冷却系统，其特征在于：包括泥浆过滤撬(101)、冷浆储存罐(102)、如权利要求1-5中任一项所述的泥浆换热撬(103)和冷却水换热撬(104)，所述泥浆过滤撬(101)和所述泥浆换热撬(103)之间通过进浆管线(105)连通，所述泥浆换热撬(103)和所述冷浆储存罐(102)之间通过出浆管线(106)连通，所述冷却水换热撬(104)内的冷水通过进水管线(107)进入所述泥浆换热撬(103)内，所述泥浆换热撬(103)内的热水通过出水管线(108)进入所述冷却水换热撬(104)内。
7.根据权利要求6所述的智能泥浆冷却系统，其特征在于：所述泥浆过滤撬(101)包括两组泥浆过滤器(11)和泥浆泵(12)，且每个所述泥浆过滤器(11)上带两个蝶阀(13)，所述泥浆过滤器(11)的进口连接所述泥浆泵(12)的出口，所述泥浆过滤器(11)的出口连接所述进浆管线(105)的进口，所述进浆管线(105)的出口连接至所述泥浆换热撬(103)。
8.根据权利要求6所述的智能泥浆冷却系统，其特征在于：所述冷却水换热撬(104)包括底架(41)、两台开式逆流冷却塔(42)、储水罐(43)和水泵(44)，两台所述开式逆流冷却塔(42)并排安装于所述底架(41)上，所述储水罐(43)安装于所述底架(41)的底部，所述水泵(44)安装于所述底架(41)上，所述水泵(44)为所述泥浆换热撬(103)和所述冷却水换热撬(104)之间的水循环提供动力。
9.根据权利要求6所述的智能泥浆冷却系统，其特征在于：还包括积浆抽取泵(109)、积水抽取泵(110)、积浆储存罐(111)，所述积浆抽取泵(109)和所述泥浆换热撬(103)之间通过积浆抽取管线(112)连通，所述积浆抽取泵(109)和所述积浆储存罐(111)之间通过积浆排出管线(113)连通，所述积水抽取泵(110)和所述泥浆换热撬(103)之间通过积水抽取管线(114)连通，所述积水抽取泵(110)抽取到的水并入所述泥浆换热撬(103)和所述冷却水换热撬(104)之间的水循环中。
10.根据权利要求6所述的智能泥浆冷却系统，其特征在于，还包括智能控制系统(115)，所述智能控制系统(115)包括显示器(55)和多个温度传感器(51)，多个所述温度传感器(51)分别用于监控所述进浆管线(105)、所述出浆管线(106)、所述进水管线(107)和所述出水管线(108)的实时温度，所述显示器(55)用于显示所述实时温度。
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2021
- 2021-04-26 CN CN202110463532.9A patent/CN113267069A/zh active Pending
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