CN218669278U - 一种地热井泥浆循环冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地热井泥浆循环冷却系统，冷却系统包括有套管型换热箱、散热器、板式冷却箱、第一配浆箱、第二配浆箱、水箱和岩屑处理箱，其中套管型换热箱的进口通过第一管路与地热井顶端的密封装置相连通，地热井内的泥浆通过密封装置和第一管路能够被输送到套管型换热箱内，冷却方法为：步骤一、准备钻进；步骤二、打开第一泥浆泵；步骤三、打开第二泥浆泵；步骤四、泥浆进口进入板式冷却箱；步骤五、泥浆经过板式冷却箱二次冷却；步骤六、开始钻进；步骤七、储存至岩屑处理箱内；步骤八、储存至岩屑处理箱后进行处理；步骤九、直至钻孔作业结束；步骤十、对整套装置进行清洗。有益效果：极大地节约了资源，减少了环境的污染。

Description

一种地热井泥浆循环冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种冷却系统，特别涉及一种地热井泥浆循环冷却系统。

背景技术

目前，在地热井钻进过程中，随着钻进深度的不断增加，地热温度也在不断增加，致使钻井泥浆的温度也在不断升高，不但影响了钻井泥浆的性能，还影响井下钻具及导向测试工具的使用寿命、机械钻速和井壁稳定性等。而在钻井作业中保持泥浆相对性能的稳定，就需要添加泥浆处理剂调节泥浆性能，这样会导致成本的增加。因此，及时冷却钻井泥浆使之达到适宜的温度是非常必要的。

发明内容

本实用新型的主要目的是为了解决地热井泥浆出井后温度高，所导致的地热井泥浆在未冷却前性能不稳，以及其废弃热能回收利用的问题；

本实用新型为了达到上述目的、解决上述问题而提供的一种地热井泥浆循环冷却系统及方法。

本实用新型提供的地热井泥浆循环冷却系统包括有套管型换热箱、散热器、板式冷却箱、第一配浆箱、第二配浆箱、水箱和岩屑处理箱，其中套管型换热箱的进口通过第一管路与地热井顶端的密封装置相连通，地热井内的泥浆通过密封装置和第一管路能够被输送到套管型换热箱内，套管型换热箱的出口通过第二管路与板式冷却箱相连通，套管型换热箱还通过第三管路和第四管路分别与散热器和水箱相连通，散热器和水箱通过第五管路相连通，套管型换热箱、第三管路、散热器、第五管路、水箱和第四管路形成为循环线路，板式冷却箱通过第六管路分别与第一配浆箱和第二配浆箱相连通，第一配浆箱和第二配浆箱并联，第一配浆箱和第二配浆箱的出口通过第七管路与钻机的进水口相连通，第一配浆箱和第二配浆箱底部装配的岩屑沉淀槽通过第八管路与岩屑处理箱相连通。

套管型换热箱与地热井顶端的密封装置之间的第一管路上依次装配有第一泥浆泵、泥浆过滤器和第二泥浆泵，泥浆过滤器装配在第一泥浆泵和第二泥浆泵之间，泥浆过滤器和第二泥浆泵之间的第一管路通过支管与水箱相连通，支管上装配有第一阀门和清洗水泵。

套管型换热箱与水箱之间的第四管路上装配有冷却液水泵。

板式冷却箱的箱体外套设有数层泥浆散热板，板式冷却箱的一侧设置有冷却风机，通过冷却风机使板式冷却箱内流过的泥浆进行快速冷却。

第一配浆箱与第六管路连接的管路上装配有第二阀门，第二配浆箱与第六管路连接的管路上装配有第三阀门，第一配浆箱与第七管路连接的管路上装配有第四阀门，第二配浆箱与第七管路连接的管路上装配有第五阀门，第一配浆箱底部的岩屑沉淀槽与第八管路连接的管路上装配有第六阀门，第二配浆箱底部的岩屑沉淀槽与第八管路连接的管路上装配有第七阀门。

第七管路上还装配有第三泥浆泵。

第八管路上还装配有岩屑处理泵。

上述的第一泥浆泵、泥浆过滤器、第二泥浆泵、第一阀门、清洗水泵、冷却液水泵、冷却风机、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第三泥浆泵和岩屑处理泵均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

本实用新型提供的地热井泥浆循环冷却方法，其方法包括的步骤如下：

步骤一、准备钻进时，开启第四管路上的冷却液水泵，将冷却液从水箱抽出，然后通过套管型换热箱的进水口泵进套管型换热箱，让冷却液充满套管型换热箱外层套管，然后从套管型换热箱出水口流出，冷却液再通过散热器进水口进入散热器，散热器在室内进行散热，提高室内温度，然后通过散热器出水口流出后经过水箱进水口流回到水箱；

步骤二、打开第一管路上的第一泥浆泵，地热井的钻孔内携带岩屑的泥浆由环状间隙上返到达地表面，通过孔口密封装置和第一管路由泥浆过滤器进口进入泥浆过滤器，泥浆通过泥浆过滤器的过滤网时将大颗粒岩屑进行筛除，将大颗粒岩屑进行收集集中处理；

步骤三、打开第一管路上的第二泥浆泵，将泥浆过滤器中过滤后的泥浆经过泥浆过滤器出口泵送至套管型换热箱，泥浆通过套管型换热箱的泥浆进口泵入套管型换热箱的套管管芯，通过热传递的形式，进行热能的交换，让泥浆进行初步冷却，同时加热套管型换热箱外套管内的冷却液，为工地宿舍进行冬季供暖；

步骤四、泥浆经过套管型换热箱后由套管型换热箱的泥浆出口流出后通过板式冷却箱的泥浆进口进入板式冷却箱，板式冷却箱通过增大散热面积的方式进行泥浆的二次冷却，在冬季若环境温度较低时通过增大散热面积，寒风通过板式冷却箱上套设的泥浆散热板上下的通风口，能够让板式冷却箱中的泥浆实现自然冷却，若环境温度较高时打开装配在板式冷却箱上一侧的冷却风机，让冷却风机吹出的冷风通过泥浆散热板上下的通风口，辅助板式冷却箱中的泥浆冷却；

步骤五、泥浆经过板式冷却箱二次冷却后，由板式冷却箱的出口流出后进入第六管路，此时打开第六管路与第一配浆箱之间的第二阀门，关闭第六管路与第二配浆箱之间的第三阀门，让泥浆注满第一配浆箱，让泥浆在第一配浆箱中进行沉淀以及对浆液性能的测试进行泥浆性能的重新调配，第一配浆箱注满后，打开第六管路与第二配浆箱之间的第三阀门，同时关闭第六管路与第一配浆箱之间的第二阀门，让浆液注入第二配浆箱；

步骤六、开始钻进时，打开第一配浆箱与第七管路之间的第四阀门和第七管路上的第三泥浆泵，将沉淀完全且重新调配的泥浆从第一配浆箱抽出，沿着第七管路流到钻机的进水口，冷却后泥浆经过钻具和钻头直达孔底，冷却钻头，带走岩屑；

步骤七、当第一配浆箱内的泥浆抽完后，再次打开第六管路与第一配浆箱之间的第二阀门和第二配浆箱与第七管路之间的第五阀门，关闭第六管路与第二配浆箱之间的第三阀门和第一配浆箱与第七管路之间的第四阀门，为第一配浆箱再次注浆，同时打开第一配浆箱底部的岩屑沉淀槽与第八管路之间的第六阀门，将第一配浆箱沉淀的岩屑通过第八管路上的岩屑处理泵抽出后经过岩屑处理箱的进渣口储存至岩屑处理箱内，最后进行集中填埋处理；

步骤八、同理，当第二配浆箱内的泥浆抽完时，再次打开第六管路与第二配浆箱之间的第三阀门和第一配浆箱与第七管路之间的第四阀门，关闭第六管路与第一配浆箱之间的第二阀门和第二配浆箱与第七管路之间的第五阀门，为第二配浆箱再次注浆，同时打开第二配浆箱底部的岩屑沉淀槽与第八管路之间的第七阀门，将第二配浆箱沉淀的岩屑通过第八管路上的岩屑处理泵抽出，经过岩屑处理箱进渣口储存至岩屑处理箱后进行处理；

步骤九、通过对第一配浆箱和第二配浆箱进口阀组第二阀门、第三阀门与第一配浆箱和第二配浆箱出口阀组第四阀门、第五阀门以及第一配浆箱和第二配浆箱底部的岩屑沉淀槽出口阀组第六阀门、第七阀门的交叉循环工作运行，直至钻孔作业结束；

步骤十、钻孔结束后，打开第一管路与水箱之间支管上的第一阀门和清洗水泵，对整套装置进行清洗，防止泥浆固结后导致装置管路的不畅以及堵塞。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的地热井泥浆循环冷却系统及方法，在通过热能回收的方式实现泥浆冷却的同时，还能避免泥浆池的开挖对环境的影响，极大地节约了资源，减少了环境的污染。

附图说明

图1为本实用新型所述的的地热井泥浆循环冷却系统结构示意图。

图2为本实用新型所述的泥浆过滤器结构示意图。

图3为本实用新型所述的套管型换热箱结构示意图。

图4为本实用新型所述的板式冷却箱结构示意图。

上图中的标注如下：

1、套管型换热箱2、散热器3、板式冷却箱4、第一配浆箱

5、第二配浆箱6、水箱7、岩屑处理箱8、第一管路

9、地热井10、密封装置11、第二管路12、第三管路

13、第四管路14、第五管路15、第六管路16、第七管路

17、钻机18、岩屑沉淀槽19、第八管路20、第一泥浆泵

21、泥浆过滤器22、第二泥浆泵23、支管24、第一阀门

25、清洗水泵26、冷却液水泵27、泥浆散热板28、冷却风机

29、第二阀门30、第三阀门31、第四阀门32、第五阀门

33、第六阀门34、第七阀门35、第三泥浆泵36、岩屑处理泵

37、过滤网。

具体实施方式

请参阅图1至图4所示：

本实用新型提供的地热井泥浆循环冷却系统包括有套管型换热箱1、散热器2、板式冷却箱3、第一配浆箱4、第二配浆箱5、水箱6和岩屑处理箱7，其中套管型换热箱1的进口通过第一管路8与地热井9顶端的密封装置10相连通，地热井9内的泥浆通过密封装置10和第一管路8能够被输送到套管型换热箱1内，套管型换热箱1的出口通过第二管路11与板式冷却箱3相连通，套管型换热箱1还通过第三管路12和第四管路13分别与散热器2和水箱6相连通，散热器2和水箱6通过第五管路14相连通，套管型换热箱1、第三管路12、散热器2、第五管路14、水箱6和第四管路13形成为循环线路，板式冷却箱3通过第六管路15分别与第一配浆箱4和第二配浆箱5相连通，第一配浆箱4和第二配浆箱5并联，第一配浆箱4和第二配浆箱5的出口通过第七管路16与钻机17的进水口相连通，第一配浆箱4和第二配浆箱5底部装配的岩屑沉淀槽18通过第八管路19与岩屑处理箱7相连通。

套管型换热箱1与地热井9顶端的密封装置10之间的第一管路8上依次装配有第一泥浆泵20、泥浆过滤器21和第二泥浆泵22，泥浆过滤器21装配在第一泥浆泵20和第二泥浆泵22之间，泥浆过滤器21和第二泥浆泵22之间的第一管路8通过支管23与水箱6相连通，支管23上装配有第一阀门24和清洗水泵25。

套管型换热箱1与水箱6之间的第四管路13上装配有冷却液水泵26。

板式冷却箱3的箱体外套设有数层泥浆散热板27，板式冷却箱3的一侧设置有冷却风机28，通过冷却风机28使板式冷却箱3内流过的泥浆进行快速冷却。

第一配浆箱4与第六管路15连接的管路上装配有第二阀门29，第二配浆箱5与第六管路15连接的管路上装配有第三阀门30，第一配浆箱4与第七管路16连接的管路上装配有第四阀门31，第二配浆箱5与第七管路16连接的管路上装配有第五阀门32，第一配浆箱4底部的岩屑沉淀槽18与第八管路19连接的管路上装配有第六阀门33，第二配浆箱5底部的岩屑沉淀槽18与第八管路19连接的管路上装配有第七阀门34。

第七管路16上还装配有第三泥浆泵35。

第八管路19上还装配有岩屑处理泵36。

上述的第一泥浆泵20、泥浆过滤器21、第二泥浆泵22、第一阀门24、清洗水泵25、冷却液水泵26、冷却风机28、第二阀门29、第三阀门30、第四阀门31、第五阀门32、第六阀门33、第七阀门34、第三泥浆泵35和岩屑处理泵36均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

本实用新型提供的地热井泥浆循环冷却方法，其方法包括的步骤如下：

步骤一、准备钻进时，开启第四管路13上的冷却液水泵26，将冷却液从水箱6抽出，然后通过套管型换热箱1的进水口泵进套管型换热箱1，让冷却液充满套管型换热箱1外层套管，然后从套管型换热箱1出水口流出，冷却液再通过散热器2进水口进入散热器2，散热器2在室内进行散热，提高室内温度，然后通过散热器2出水口流出后经过水箱6进水口流回到水箱6；

步骤二、打开第一管路8上的第一泥浆泵20，地热井9的钻孔内携带岩屑的泥浆由环状间隙上返到达地表面，通过孔口密封装置10和第一管路8由泥浆过滤器21进口进入泥浆过滤器21，泥浆通过泥浆过滤器21的过滤网37时将大颗粒岩屑进行筛除，将大颗粒岩屑进行收集集中处理；

步骤三、打开第一管路8上的第二泥浆泵22，将泥浆过滤器21中过滤后的泥浆经过泥浆过滤器21出口泵送至套管型换热箱1，泥浆通过套管型换热箱1的泥浆进口泵入套管型换热箱1的套管管芯，通过热传递的形式，进行热能的交换，让泥浆进行初步冷却，同时加热套管型换热箱1外套管内的冷却液，为工地宿舍进行冬季供暖；

步骤四、泥浆经过套管型换热箱1后由套管型换热箱1的泥浆出口流出后通过板式冷却箱3的泥浆进口进入板式冷却箱3，板式冷却箱3通过增大散热面积的方式进行泥浆的二次冷却，在冬季若环境温度较低时通过增大散热面积，寒风通过板式冷却箱3上套设的泥浆散热板27上下的通风口，能够让板式冷却箱3中的泥浆实现自然冷却，若环境温度较高时打开装配在板式冷却箱3上一侧的冷却风机28，让冷却风机28吹出的冷风通过泥浆散热板27上下的通风口，辅助板式冷却箱3中的泥浆冷却；

步骤五、泥浆经过板式冷却箱3二次冷却后，由板式冷却箱3的出口流出后进入第六管路15，此时打开第六管路15与第一配浆箱4之间的第二阀门29，关闭第六管路15与第二配浆箱5之间的第三阀门30，让泥浆注满第一配浆箱4，让泥浆在第一配浆箱4中进行沉淀以及对浆液性能的测试进行泥浆性能的重新调配，第一配浆箱4注满后，打开第六管路15与第二配浆箱5之间的第三阀门30，同时关闭第六管路15与第一配浆箱4之间的第二阀门29，让浆液注入第二配浆箱5；

步骤六、开始钻进时，打开第一配浆箱4与第七管路16之间的第四阀门31和第七管路16上的第三泥浆泵35，将沉淀完全且重新调配的泥浆从第一配浆箱4抽出，沿着第七管路16流到钻机17的进水口，冷却后泥浆经过钻具和钻头直达孔底，冷却钻头，带走岩屑；

步骤七、当第一配浆箱4内的泥浆抽完后，再次打开第六管路15与第一配浆箱4之间的第二阀门29和第二配浆箱5与第七管路16之间的第五阀门32，关闭第六管路15与第二配浆箱5之间的第三阀门30和第一配浆箱4与第七管路16之间的第四阀门31，为第一配浆箱4再次注浆，同时打开第一配浆箱4底部的岩屑沉淀槽18与第八管路19之间的第六阀门33，将第一配浆箱4沉淀的岩屑通过第八管路19上的岩屑处理泵36抽出后经过岩屑处理箱7的进渣口储存至岩屑处理箱7内，最后进行集中填埋处理；

步骤八、同理，当第二配浆箱5内的泥浆抽完时，再次打开第六管路15与第二配浆箱5之间的第三阀门30和第一配浆箱4与第七管路16之间的第四阀门31，关闭第六管路15与第一配浆箱4之间的第二阀门29和第二配浆箱5与第七管路16之间的第五阀门32，为第二配浆箱5再次注浆，同时打开第二配浆箱5底部的岩屑沉淀槽18与第八管路19之间的第七阀门34，将第二配浆箱5沉淀的岩屑通过第八管路19上的岩屑处理泵36抽出，经过岩屑处理箱7进渣口储存至岩屑处理箱7后进行处理；

步骤九、通过对第一配浆箱4和第二配浆箱5进口阀组第二阀门29、第三阀门30与第一配浆箱4和第二配浆箱5出口阀组第四阀门31、第五阀门32以及第一配浆箱4和第二配浆箱5底部的岩屑沉淀槽18出口阀组第六阀门33、第七阀门34的交叉循环工作运行，直至钻孔作业结束；

步骤十、钻孔结束后，打开第一管路8与水箱6之间支管23上的第一阀门24和清洗水泵25，对整套装置进行清洗，防止泥浆固结后导致装置管路的不畅以及堵塞。

Claims (7)

1.一种地热井泥浆循环冷却系统，其特征在于：包括有套管型换热箱、散热器、板式冷却箱、第一配浆箱、第二配浆箱、水箱和岩屑处理箱，其中套管型换热箱的进口通过第一管路与地热井顶端的密封装置相连通，地热井内的泥浆通过密封装置和第一管路能够被输送到套管型换热箱内，套管型换热箱的出口通过第二管路与板式冷却箱相连通，套管型换热箱还通过第三管路和第四管路分别与散热器和水箱相连通，散热器和水箱通过第五管路相连通，套管型换热箱、第三管路、散热器、第五管路、水箱和第四管路形成为循环线路，板式冷却箱通过第六管路分别与第一配浆箱和第二配浆箱相连通，第一配浆箱和第二配浆箱并联，第一配浆箱和第二配浆箱的出口通过第七管路与钻机的进水口相连通，第一配浆箱和第二配浆箱底部装配的岩屑沉淀槽通过第八管路与岩屑处理箱相连通。

2.根据权利要求1所述的一种地热井泥浆循环冷却系统，其特征在于：所述的套管型换热箱与地热井顶端的密封装置之间的第一管路上依次装配有第一泥浆泵、泥浆过滤器和第二泥浆泵，泥浆过滤器装配在第一泥浆泵和第二泥浆泵之间，泥浆过滤器和第二泥浆泵之间的第一管路通过支管与水箱相连通，支管上装配有第一阀门和清洗水泵。

3.根据权利要求1所述的一种地热井泥浆循环冷却系统，其特征在于：所述的套管型换热箱与水箱之间的第四管路上装配有冷却液水泵。

4.根据权利要求1所述的一种地热井泥浆循环冷却系统，其特征在于：所述的板式冷却箱的箱体外套设有数层泥浆散热板，板式冷却箱的一侧设置有冷却风机，通过冷却风机使板式冷却箱内流过的泥浆进行快速冷却。

5.根据权利要求1所述的一种地热井泥浆循环冷却系统，其特征在于：所述的第一配浆箱与第六管路连接的管路上装配有第二阀门，第二配浆箱与第六管路连接的管路上装配有第三阀门，第一配浆箱与第七管路连接的管路上装配有第四阀门，第二配浆箱与第七管路连接的管路上装配有第五阀门，第一配浆箱底部的岩屑沉淀槽与第八管路连接的管路上装配有第六阀门，第二配浆箱底部的岩屑沉淀槽与第八管路连接的管路上装配有第七阀门。

6.根据权利要求1所述的一种地热井泥浆循环冷却系统，其特征在于：所述的第七管路上还装配有第三泥浆泵。

7.根据权利要求1所述的一种地热井泥浆循环冷却系统，其特征在于：所述的第八管路上还装配有岩屑处理泵。

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