[發明專利]一種用于油基鉆井液地面降溫處理的冷卻介質及冷卻裝置

有效

• 申請號: 201910985711.1
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110763050B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 李躍綱;王琳;胡俊仁;王業眾;陶詩平;謝伍平;丁帆;張佩玉;陽強;溫博;姜小龍;柳高杰
• 申請（專利權）人: 四川頁巖氣勘探開發有限責任公司
• 主分類號: F28D9/00
• 分類號: F28D9/00;F25B1/047;C09K5/00;C09K5/20
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 唐亭

本發明公開了一種用于油基鉆井液地面降溫處理的冷卻介質，包括如下重量份的組分：100份乙二醇、0.5?0.7份三乙二醇橋聯環糊精、0.8?1.0份銅納米顆粒、0.25?1.0份十二烷基苯磺酸鈉以及40?45份水。采用該冷卻介質進行油基鉆井液地面降溫處理的冷卻裝置，包括：鉆井液儲罐、一級板式冷卻器、二級板式冷卻器、超聲波輻射槽、冷水機；兩個板式冷卻器的板束呈立式設置；冷水機用以對冷卻介質進行降溫處理，冷水機連接超聲波輻射槽，用以對冷卻介質進行超聲波分散，超聲波輻射槽的出液口分別與兩個板式冷卻器的冷卻介質入口連接。本發明的冷卻介質與冷卻裝置配合使用，具有所用介質導熱系數高、所占空間小等特點，從而可有效防止導向工具信號異常，延長導向工具使用壽命。

技術領域

本發明涉及高溫井鉆井液降溫處理技術領域，特別是一種用于高溫井油基鉆井液地面降溫處理的冷卻介質及冷卻裝置。

背景技術

因頁巖氣具有埋藏深和分散特點，使用水平井開采效果明顯好于直井。水平井鉆井一般采用油基鉆井液，但由于地層溫度高，致使常規的導向工具系統無法適應，鉆進時會發生工具信號傳輸異常，甚至出現導向工具無信號的現象，使鉆井作業無法進行。目前，從導向工具自身材料方面，尚未找到有效的解決辦法，因此，為了防止導向工具信號異常和延長導向工具使用壽命，針對高溫井油基鉆井液，急需一種高效的地面降溫處理方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種高效的用于高溫井油基鉆井液地面降溫處理的冷卻介質和配套使用的冷卻裝置。

本發明提供的用于油基鉆井液地面降溫處理的復配型冷卻介質，包括如下重量份的組分：100份乙二醇、0.5-0.7份三乙二醇橋聯環糊精、0.8-1.0份銅納米顆粒、0.25-1.0份十二烷基苯磺酸鈉以及40-45份水。其中，銅納米顆粒的粒徑是20nm-40nm。乙二醇的質量百分濃度是98％。

該冷卻介質的制備方法是：先將乙二醇加入攪拌釜中，在60rpm攪拌下加入三乙二醇橋聯環糊精和金屬銅納米顆粒，繼續攪拌15min后加入十二烷基苯磺酸鈉和水，提高轉速到2000rpm，得到復配型冷卻介質。

金屬銅不僅資源豐富、價格低廉，而且具有較強的局域表面等離子共振，呈現良好的電化學性能和導熱性能等。但銅納米顆粒尺寸的均勻性差，易團聚，不宜長時間保存，容易被氧化。針對該問題，本發明采用三乙二醇橋聯環糊精做分散劑，利用了銅氧化后表面的羥基與橋聯環糊精的三乙二醇產生氫鍵作用，形成“超分子膠束”結構，不僅避免了納米銅顆粒團聚問題，而且環糊精外壁的親水性使其更容易在乙二醇溶液中分散，使形成降溫介質體系也更加均勻和穩定。“超分子膠束”分子結構如下：

本發明提供的與上述冷卻介質配套使用的冷卻裝置，其結構包括：鉆井液儲罐、一級板式冷卻器、二級板式冷卻器、超聲波輻射槽、冷水機。

所述一級板式冷卻器和二級板式冷卻器的板束呈立式設置。板片材質選用SS30408不銹鋼，鉆井液在寬通道側，通道間距12mm。冷卻介質在窄通道側，通道間距8mm。所述鉆井液儲罐頂部設置鉆井液進口和氮氣注入孔。鉆井液儲罐內液面上方的空間填充氮氣，用來保護鉆井液，防止鉆井液與空氣接觸。鉆井液儲罐下部的出液口通過鉆井液泵連接一級板式冷卻器底部的進液口。一級板式冷卻器頂部的出液口連接二級板式冷卻器頂部的進液口。二級板式冷卻器底部設置冷卻后低溫鉆井液出口，低溫鉆井液返回鉆井系統。

冷卻介質儲罐內盛裝上述的復合型冷卻介質。冷水機的進液口連接冷卻介質儲罐，冷水機用以對冷卻介質進行降溫處理，冷水機選用化工防爆撬裝風冷螺桿式冷水機。冷水機出液口連接超聲波輻射槽，用以對降溫處理后的冷卻介質進行超聲波分散，進一步防止冷卻介質中的金屬銅顆粒沉降，保證金屬銅顆粒在冷卻介質中分散均勻。超聲波輻射槽的出液口通過三通閥分別與一級板式冷卻器和二級板式冷卻器底部的冷卻介質入口連接，一級板式冷卻器和二級板式冷卻器頂部的冷卻介質出口均通過管道連接至冷水機的進液口，通過冷水機對熱交換后排除的高溫冷卻介質進行降溫處理，然后循環使用冷卻介質。