一种钻井液冷却装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种钻井液冷却装置，属于钻井过程中产生的钻井液处理领域。


背景技术：

2.钻井就是通过钻机进行钻探，在钻探过程中，需要使用到钻井液。目前随着超深井的施工，井底温度随着地层深度增加而升高，如泌深井钻井液施工温度超过236℃，进而引起钻井液循环温度升高，钻井液中的有机添加剂会逐渐降解、失效，造成钻井液老化变质、性能恶化；高温不但影响钻井液的性能，还进一步影响井下工具的使用寿命；此外，过高的钻井液温度在安全生产、快速性能检测方面均带来一定的安全隐患或风险，因此需要使用强制冷却设备对钻井液进行冷却降温处理。
3.现有的钻井液冷却设备，在使用过程中一般通过外接其他的冷却设备，实现对钻井液的冷却处理，例如通过外接真空泵，使冷却液不断流动，以提高钻井液的冷却效率。在对钻井液进行降温处理的同时，由于额外设置的冷却管及设备，存在较多的资源消耗，且操作使用不方便，在一程度上降低了工作效率，给钻井液冷却处理带来不便。
4.公告号为cn215927297u、公告日期为2022年3月1日中国实用新型专利，公开了一种钻井液冷却装置，通过在冷却箱体内设置带有搅拌机构的冷却水内部循环装置实现对钻井液从内部进行冷却降温，并设置了自动换水机构以便在降温的过程中对高温冷却水自动进行换水。在作业过程中，该装置根据预设的温度对冷却水进行自动更换，但在到达预设温度前，随着冷却水温度的升高，该装置对钻井液的冷却降温效果将逐渐降低，频繁的换水引起冷却水温度的波动，从而难以维持稳定的降温效果，一定程度上降低了工作效率；在使用过程中，因冷却水内部循环管路被浸没在冷却箱体内的钻井液内，若循环装置发生泄漏，存在泄漏点不易发现和不便于维护的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种钻井液冷却装置，以解决现有技术中存在的额外资源消耗、换热效果不稳定以及不便于维护的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型中的钻井液冷却装置采用如下技术方案：
7.一种钻井液冷却装置，包括壳体，所述壳体内设置换热组件，所述换热组件包括设置于壳体内的进液管、与进液管表面贴合的冷却液管，进液管内配置有通过钻井液驱动的驱动轮，冷却液管内配置有用于输送冷却介质的冷却泵，驱动轮与冷却泵传动连接。
8.上述技术方案的有益效果在于：通过进液管与冷却液管表面贴合从而实现对进液管内的钻井液进行冷却；分别设置在壳体内的冷却液管和进液管，便于及时发现故障点，提高对冷却液管和进液管维护的便利性；通过驱动轮与冷却泵传动连接，进液管与冷却液管同步工作，根据进液管的钻井液流速匹配相应的冷却液，保证换热效果稳定的同时提高冷却效果，并减少了额外的设备设置和额外的资源消耗。
9.进一步地，所述冷却泵为柱塞泵，通过空间连杆机构连接驱动轮。
10.上述技术方案的有益效果在于：驱动轮通过空间连杆机构驱动冷却泵在冷却液管内壁做往复运动，使得冷却液管内的冷却液随着进液管内钻井液的流动而同步流动，不需要针对冷却液的抽取设置额外动力即可实现稳定的热量交换。
11.进一步地，所述驱动轮传动连接配置于补液管内的叶轮。
12.上述技术方案的有益效果在于：叶轮通过驱动轮传递动力实现转动，实现新钻井液的补充。
13.进一步地，所述补液管的出口端与进液管连通。
14.上述技术方案的有益效果在于：通过将补液管的出口端与进液管连通，便于新钻井液与待冷却或已冷却的钻井液混合，进一步提高钻井液的冷却效果。
15.进一步地，所述叶轮通过齿轮传动机构传动连接驱动轮。
16.上述技术方案的有益效果在于：结构简单，易于实现的动力传动机构。
17.进一步地，所述齿轮传动机构为升速传动机构。
18.上述技术方案的有益效果在于：通过齿轮传动机构的升速，带动叶轮更高速的旋转从而产生离心力，以更方便的补充新钻井液。
19.进一步地，所述进液管与冷却液管呈s形且间隔设置。
20.上述技术方案的有益效果在于：进液管与冷却液管均呈s形，这使得进液管内的钻井液与冷却液管内的冷却液的流动过程较长，能够进行自然冷却；同时，通过进液管与冷却液管的表面贴合并间隔交错的设置，进一步通过冷却液带走进液管内钻井液的热量，提高了冷却效果。
21.进一步地，所述壳体侧壁设置有通风孔。
22.上述技术方案的有益效果在于：通过在壳体侧壁设置通风孔，使得壳体内与外部保持空气流通，对进液管起到一定的散热作用，间接提高冷却效果。
附图说明
23.图1为本实用新型中实施例1的结构示意图。
24.图中：11、壳体；12、抽吸泵；13、进液管；14、冷却液管；21、第一轴；22、驱动轮；23、固定块；24、连接板；25、滑块；26、单向进液阀；27、第一单向出液阀；28、第一框体；31、补液管；32、第二框体；33、第一齿轮；34、第二轴；35、第二齿轮；36、叶轮；37、第二单向出液阀。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
28.以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步地详细描述。
29.本实用新型中提供的钻井液冷却装置的实施例1：
30.如图1所示，钻井液冷却装置，包括壳体11，壳体11内设置换热组件，包括设置于壳体11内的进液管13，与进液管13表面贴合的冷却液管14具有伸出壳体11的管段以便于冷却液源连接；进液管13的进口端连接有设置于壳体11顶部用于抽取钻井液的抽吸泵12。通过冷却液管14与进液管13的表面贴合以充分接触，从而提高热交换的效率，最终提高对钻井液的冷却效果。壳体11靠近底部的侧面还设置有冷却液管14和进液管13的出口(图上未画出)。
31.本实施例中，冷却液管14和进液管13均呈s形，这样进液管13内的钻井液流动过程较长，能够进行自然冷却；同时，进液管13的表面通过与冷却液管14相贴合，使得冷却液管14内的冷却液与进液管13内的钻井液进行热交换，实现钻井液的冷却。此外，壳体11的侧面还设置有通风散热孔，使得壳体11内部与外部空气流通，对进液管13起到散热作用，间接提高了钻井液的冷却效率。
32.进液管13内配置有通过钻井液驱动的驱动轮22，本实施例中，进液管13设置有供驱动轮22旋转的空间，驱动轮22为转动设置于进液管13内的第一轴21并沿周向均匀设置有多个挡板，第一轴21的两端分别穿过进液管13的管壁，为了避免钻井液溢出，第一轴21与进液管13侧壁转动接触的位置均设置有密封件。本实施例中，驱动轮22与第一轴21通过焊接的方式固定。
33.冷却液管14内配置有用于输送冷却介质的冷却泵，驱动轮22与冷却泵传动连接。本实施例中，冷却泵为柱塞泵，通过空间连杆机构连接驱动轮22。空间连杆机构采用曲柄滑块机构，具体的，第一轴21的一端设有通过焊接固定设置的固定块23，固定块23远离第一轴21中心的一端与连接板24的一端转动连接，连接板24的另一端转动连接滑块25，滑块25远离连接板24的一端滑动的嵌入冷却液管14。设置于冷却液管14内的第一单向出液阀(27)和单向进液阀26分别设在滑块25的两侧，与冷却液管14的管壁共同构成柱塞泵。为了提高滑块25运动的稳定性，滑块25与连接板24连接的一端滑动的嵌入第一框体28，第一框体28配置有用于连接板24转动的空间，第一框体28与壳体11固定连接。
34.本实施例中，为了实现推拉滑块25做往复运动，将第一轴21与滑块25平行设置，二者的中心轴线不同轴。具体的，驱动轮22转动带动第一轴21转动，第一轴21转动的同时带动固定块23转动，在固定块23转动的同时，连接板24分别以第一轴21和滑块25的中心轴线同步转动，从而拉动和推动滑块25在冷却液管14的侧壁做往复运动。此外，为了避免冷却液或钻井液从管路中溢出，滑块25与冷却液管14侧壁滑动接触的位置设置有密封件。
35.壳体11内还设置有用于补充钻井液的补液组件，包括设置于壳体11内的补液管
31，补液管31设置有伸出壳体11的管段。补液管31内设置的叶轮36通过齿轮传动机构传动连接驱动轮22，具体的，第二轴34与补液管31侧壁转动接触，叶轮36固定设置在第二轴34的一端，第二轴34转动设置于第二框体32内，第二轴34的另一端固定设置有第二齿轮35，第二齿轮35与设置在第一轴21的一端的第一齿轮33相啮合，第一齿轮33与驱动轮22同轴设置。本实施例中，为了提高补液的效果，齿轮传动机构采用升速传动机构，具体的，第二齿轮35的转速大于第一齿轮33的转速，即第一齿轮33与第二齿轮35的传动比小于1，在第一齿轮33旋转时带动第二齿轮35快速旋转，从而带动叶轮36旋转产生离心力，产生离心泵的效果将新钻井液补充至进液管13。第二框体32固定连接于壳体11的内壁，提高第二轴34的稳定性。此外，为了避免钻井液从管路中溢出，第二轴34与补液管31侧壁转动接触的位置设置有密封件。
36.补液管31的出口端与进液管13的出口端连通，为了避免进液管13内的钻井液通过管道逆流进入补液管31，在补液管31内还设置有第二单向出液阀37。
37.如图1所示，在使用时，通过抽吸泵12将钻井液输送至进液管13内，钻井液进入进液管13内时，击打驱动轮22转动，从而带动第一轴21转动，第一轴21转动的同时带动固定块23转动，固定块23转动的同时通过连接板24拉动和推动滑块25在冷却液管14的侧壁做往复滑动。当滑块25向左滑动，即向远离冷却液管14的方向运动，使单向进液阀26和第一单向出液阀27之间产生负压，从而打开单向进液阀26，将冷却液管14内的冷却液通过单向进液阀26吸入单向进液阀26和第一单向出液阀27之间的腔体；当通过滑块25向右滑动，即向靠近冷却液管14的方向运动，打开第一单向出液阀27，将处于单向进液阀26和第一单向出液阀27之间的冷却液通过第一单向出液阀27排出。通过滑块25的往复运动从而使冷却液管14内的冷却液保持流通状态，同时也使得冷却液管14中的冷却液流量随进液管13内的钻井液流量而动态变化，进而提高冷却效果。进液管13和冷却液管14的横截面呈圆形，进液管13和冷却液管14整体呈s形的间隔设置，以使进液管13和冷却液管14的表面贴合并充分接触，有助于钻井液与冷却液充分的进行热交换，提高了对钻井液的冷却效果。
38.如图1所示，在使用时，当第一轴21转动时带动第一齿轮33转动，通过与第二齿轮35的啮合，带动第二齿轮35和第二轴34在第二框体32内转动，第二轴34转动的同时带动叶轮36在补液管31内转动而产生离心力，进而打开第二单向出液阀37，将补液管31内新钻井液输送至进液管13内，与冷却处理后的钻井液进行混合，在补充钻井液的同时进一步对钻井液进行冷却。
39.本实用新型中提供的钻井液冷却装置的其他实施例：
40.作为钻井液冷却装置的另一实施例2，与实施例1不同的是，在本实施例中，可以不设置补液组件。
41.作为钻井液冷却装置的另一实施例3，与实施例1不同的是，在本实施例中，滑块的往复运动可以采用凸轮机构实现，在其他实施例中也可以采用可将圆周运动转为水平往复运动的机构。
42.作为钻井液冷却装置的另一实施例4，与实施例1不同的是，在本实施例中，冷却液管可以在同平面上设置多条。
43.作为钻井液冷却装置的另一实施例5，与实施例1不同的是，在本实施例中，挡板与第一轴的连接可以通过在第一轴上设置凹槽，与挡板采用卡接的方式连接，在其他实施例
中也可以采用其他可拆卸的方式连接。
44.作为钻井液冷却装置的另一实施例6，与实施例1不同的是，在本实施例中，补液管的出口可以设置在进液管的入口端。
45.作为钻井液冷却装置的另一实施例7，与实施例1不同的是，在本实施例中，补液管出口方向上不再设置第二单向出液阀。
46.作为钻井液冷却装置的另一实施例8，与实施例1不同的是，在本实施例中，不再设置第二框体。
47.作为钻井液冷却装置的另一实施例9，与实施例1不同的是，在本实施例中，进液管和冷却液管的横截面可以是矩形、跑道形或其他易增大接触面积的形状。
48.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种钻井液冷却装置，包括壳体(11)，其特征在于，所述壳体(11)内设置有换热组件，所述换热组件包括设置于壳体(11)内的进液管(13)、与进液管(13)表面贴合的冷却液管(14)，进液管(13)内配置有通过钻井液驱动的驱动轮(22)，冷却液管(14)内配置有用于输送冷却介质的冷却泵，驱动轮(22)与冷却泵传动连接。2.根据权利要求1所述的钻井液冷却装置，其特征在于，所述冷却泵为柱塞泵，通过空间连杆机构连接驱动轮(22)。3.根据权利要求1所述的钻井液冷却装置，其特征在于，所述驱动轮(22)传动连接配置于补液管(31)内的叶轮(36)。4.根据权利要求3所述的钻井液冷却装置，其特征在于，所述补液管(31)的出口端与进液管(13)连通。5.根据权利要求3所述的钻井液冷却装置，其特征在于，所述叶轮(36)通过齿轮传动机构传动连接驱动轮(22)。6.根据权利要求5所述的钻井液冷却装置，其特征在于，所述齿轮传动机构为升速传动机构。7.根据权利要求1所述的钻井液冷却装置，其特征在于，所述进液管(13)与冷却液管(14)呈s形且间隔设置。8.根据权利要求1所述的钻井液冷却装置，其特征在于，所述壳体(11)侧壁设置有通风孔。

技术总结
本实用新型提供了一种钻井液冷却装置，包括壳体，所述壳体内设置换热组件，所述换热组件包括设置于壳体内的进液管、与进液管表面贴合的冷却液管，进液管内配置有通过钻井液驱动的驱动轮，冷却液管内配置有用于输送冷却介质的冷却泵，驱动轮与冷却泵传动连接，通过进液管与冷却液管表面贴合从而实现对进液管内的钻井液进行冷却。分别设置在壳体内的冷却液管和进液管，便于及时发现故障点，提高对冷却液管和进液管维护的便利性；通过驱动轮与冷却泵传动连接，进液管与冷却液管同步工作，根据进液管的钻井液流速匹配相应的冷却液，保证换热效果稳定的同时提高冷却效果，并减少了额外的设备设置和额外的资源消耗。设备设置和额外的资源消耗。设备设置和额外的资源消耗。


技术研发人员：付影 田茂明 华松 佟宝全 齐洋洋 肖俊峰 陈宏伟 黄国昌
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务股份有限公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/9/16