本發明涉及石油天然氣鉆井,更進一步涉及一種鉆井井筒降溫系統。
背景技術:
1、在深井和超深井鉆探作業中,由于地層深處的自然溫度較高,鉆井液(也稱為泥漿)的溫度往往會上升到非常高的水平。高溫鉆井液對鉆井作業有多方面的影響:?1.?性能劣化:高溫會導致鉆井液的流變性、潤滑性和攜巖能力下降,影響鉆井效率和井眼清潔。?2.化學穩定性喪失:某些添加劑和處理劑在高溫下可能分解,失去原有的功能,例如凝膠強度下降、濾失控制減弱。?3.?井下工具損壞:高溫會加速井下測量與控制工具(mwd/lwd)、鉆頭和其他設備的磨損,縮短使用壽命。
2、為了解決高溫鉆井液帶來的問題,傳統的降溫方法主要集中在地面,這些方法包括使用冰塊、冷凍鹽水、低溫固體(如干冰)或專門的冷卻設備來冷卻鉆井液。然而,這類技術存在以下局限性:?1.?效果有限:地面降溫只能有效控制井口附近的鉆井液溫度,對于井筒中下部的鉆井液,尤其是深井和超深井,其降溫效果十分有限。?2.?適應性差:面對極端高溫條件,地面降溫技術可能無法滿足持續穩定的降溫需求,特別是在高溫、高壓和復雜地質條件下的鉆井作業。
3、除了地面對鉆井液進行降溫,也有在地下進行降溫的措施。比如通過在兩層套管之間的間隙中固定u型管,外套管與內套管之間、內套管與鉆頭之間分別插入u型管,u型管在底部連接,u型管當中流通冷卻流體,利用冷卻流體循環吸收井下高溫鉆井液的熱量,然后通過液氮降溫罐對攜帶熱量的冷卻流體進行降溫,實現高溫鉆井液的持續循環降溫,進而提高鉆井作業的安全性和效率。缺點是需要很多u型管,u型管和套管壁接觸面積小,傳熱慢,需要液氮。
4、對于本領域的技術人員來說,如何簡化鉆井液的冷卻過程,降低維護和操作的難度,是目前需要解決的技術問題。
技術實現思路
1、本發明提供一種鉆井井筒降溫系統,對鉆井液進行冷卻降溫,冷卻流體與鉆井液相互隔離,冷卻流體不受鉆井液的污染,從而簡化了對鉆井液的冷卻過程,具體方案如下:
2、一種鉆井井筒降溫系統,包括進水管和出水管,所述進水管的上端連接于水源,下端從內套管和外套管之間向下伸入,用于向所述內套管和所述外套管圍形成的鉆井環空的底部輸送冷卻流體;
3、所述出水管伸入所述內套管和所述外套管之間,用于將吸熱升溫的冷卻流體向外排出。
4、可選地,所述內套管和所述外套管圍形成的鉆井環空的底部距離所述進水管底端的距離小于15m。
5、可選地,所述內套管和所述外套管圍形成的鉆井環空當中的液面距離所述出水管底端的距離為50~150mm。
6、可選地,從所述進水管輸入的冷卻流體的溫度為20℃以下。
7、可選地,所述進水管的輸入水與所述出水管的輸出水為同一水源。
8、可選地,所述進水管的輸入端從河水的上游取水,所述出水管的輸出端向河水的下游排水。
9、可選地,所述冷卻流體為防凍液,主要成分為乙二醇的水溶液。
10、可選地,從所述出水管排出的冷卻流體通過冷卻塔、自然冷卻或氨制冷系統實現冷卻。
11、可選地,所述內套管和所述外套管圍形成的鉆井環空的底部為固井水泥層,所述固井水泥層以上為冷卻流體。
12、可選地,所述出水管設置抽水泵向外排水,所述進水管設置抽水泵輸送冷卻流體。
13、本發明提供一種鉆井井筒降溫系統,進水管的上端連接于水源,下端從內套管和外套管之間向下伸入,通過進水管向內套管和外套管圍形成的鉆井環空的底部輸送冷卻流體,冷卻流體可以吸收從內套管傳遞的熱量,冷卻流體向上流動并升溫;出水管伸入內套管和外套管之間,將吸熱升溫的冷卻流體向外排出,從而實現冷卻。采用本發明的鉆井井筒降溫系統,鉆井液位于內套管當中,冷卻流體位于內套管與外套管之間的環形空間,冷卻流體與鉆井液被內套管相互隔離,冷卻流體不需要與鉆井液接觸,冷卻流體不受鉆井液的污染,從而簡化了對鉆井液的冷卻過程,充分利用了兩層套管間的空間,避免了額外的空間占用,同時也方便了冷卻流體的注入和循環。
1.一種鉆井井筒降溫系統,其特征在于,包括進水管(1)和出水管(2),所述進水管(1)的上端連接于水源,下端從內套管(3)和外套管(4)之間向下伸入,用于向所述內套管(3)和所述外套管(4)圍形成的鉆井環空的底部輸送冷卻流體;
2.根據權利要求1所述的鉆井井筒降溫系統,其特征在于,所述內套管(3)和所述外套管(4)圍形成的鉆井環空的底部距離所述進水管(1)底端的距離小于15m。
3.根據權利要求1所述的鉆井井筒降溫系統,其特征在于,所述內套管(3)和所述外套管(4)圍形成的鉆井環空當中的液面距離所述出水管(2)底端的距離為50~150mm。
4.根據權利要求1所述的鉆井井筒降溫系統,其特征在于,從所述進水管(1)輸入的冷卻流體的溫度為20℃以下。
5.根據權利要求1所述的鉆井井筒降溫系統,其特征在于,所述進水管(1)的輸入水與所述出水管(2)的輸出水為同一水源。
6.根據權利要求5所述的鉆井井筒降溫系統,其特征在于,所述進水管(1)的輸入端從河水的上游取水,所述出水管(2)的輸出端向河水的下游排水。
7.根據權利要求5所述的鉆井井筒降溫系統,其特征在于,所述冷卻流體為防凍液,主要成分為乙二醇的水溶液。
8.根據權利要求7所述的鉆井井筒降溫系統,其特征在于,從所述出水管(2)排出的冷卻流體通過冷卻塔、自然冷卻或氨制冷系統實現冷卻。
9.根據權利要求1所述的鉆井井筒降溫系統,其特征在于,所述內套管(3)和所述外套管(4)圍形成的鉆井環空的底部為固井水泥層(5),所述固井水泥層(5)以上為冷卻流體。
10.根據權利要求1所述的鉆井井筒降溫系統,其特征在于,所述出水管(2)設置抽水泵向外排水,所述進水管(1)設置抽水泵輸送冷卻流體。