[發明專利]一種鉆井系統及其方法和應用

有效

• 申請號: 201911334255.0
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN113090189B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 耿黎東;蔣海軍;王敏生;思娜;光新軍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B21/00;E21B21/06
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 楊茜

1.一種鉆井系統，其特征在于包括以下部件：冷流體流通管道、連續油管、流體控溫腔；

所述流體控溫腔位于所述連續油管末端，位于井底鉆頭或井下鉆具組合上方；所述冷流體流通管道固定于連續油管內部；所述冷流體流通管道包括換熱管和腔外冷流體流通管線；所述換熱管位于所述流體控溫腔內，所述腔外冷流體流通管線位于所述流體控溫腔外部并一直延伸到地面；所述腔外冷流體流通管線連接換熱管；

所述換熱管外表面設有多層復合涂層；所述多層復合涂層由基管沿垂直管壁向外依次為聚合物-納米顆粒復合涂層、碳-碳涂層和碳化硅晶須涂層。

2.根據權利要求1所述的鉆井系統，其特征在于：

所述冷流體流通管道內部流動有冷流體；所述冷流體選自液氮、液氧、冷空氣、冷氮氣中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的鉆井系統，其特征在于包括以下部件：高壓注入泵、制冷換熱器；所述高壓注入泵和制冷換熱器分別連接連續油管。

4.根據權利要求1所述的鉆井系統，其特征在于：

所述流體控溫腔內設有溫度傳感器；

所述換熱管構造為螺旋狀。

5.根據權利要求1所述的鉆井系統，其特征在于：

所述聚合物-納米顆粒復合涂層、碳-碳涂層和碳化硅晶須涂層厚度分別為5μm~1mm。

6.根據權利要求5所述的鉆井系統，其特征在于：

所述聚合物-納米顆粒復合涂層為100μm~500μm。

7.根據權利要求5所述的鉆井系統，其特征在于：

所述碳-碳涂層厚度為50μm~300μm。

8.根據權利要求5所述的鉆井系統，其特征在于：

所述碳化硅晶須涂層厚度為100μm~500μm。

9.根據權利要求1所述的鉆井系統，其特征在于：

所述的聚合物—納米顆粒復合涂層，包含納米顆粒和聚合物樹脂基質材料，所述納米顆粒均勻地分散在聚合物樹脂基質材料中，再進行涂覆，即得；

其中，所述的納米顆粒占所述的聚合物—納米顆粒復合涂層總體積的體積百分比為1%~20%。

10.根據權利要求9所述的鉆井系統，其特征在于：

所述的納米顆粒占所述的聚合物—納米顆粒復合涂層總體積的體積百分比為8%~12%。

11.根據權利要求9所述的鉆井系統，其特征在于：

所述聚合物樹脂基質材料與納米顆粒之間的界面熱阻小于5×10^-8m²·K/W；

所述的納米顆粒的熱傳導率≥800W/m·K。

12.根據權利要求11所述的鉆井系統，其特征在于：

所述聚合物樹脂基質材料與納米顆粒之間的界面熱阻不超過1×10^-8m²·K/W。

13.根據權利要求11所述的鉆井系統，其特征在于：

所述的納米顆粒的熱傳導率≥1000W/m·K。

14.根據權利要求1所述的鉆井系統，其特征在于：

所述腔外冷流體流通管線外表面設有耐高溫的納米多孔氣凝膠隔熱材料；

所述納米多孔氣凝膠隔熱材料厚度為10μm~1mm。

15.根據權利要求14所述的鉆井系統，其特征在于：

所述納米多孔氣凝膠隔熱材料厚度為100μm~500μm。