随着世界对能源需求的增加和钻井技术的发展, 地热钻进和深部油气钻井已经成为钻井工业发展的一个重要方面。其中, 在中高温地热井和深部油气井钻井(又称HT /HP 钻井) 中, 返回地面的钻井液温度过高, 不但影响钻井液的性能, 而且过高的钻井液温度会烫伤钻井平台操作人员, 所以必须对返回地面的钻井液进行及时的冷却处理。
另一方面, 在冻土层钻井和天然气水合物钻井中, 钻头克取岩石会产生大量热, 钻杆与井壁摩擦也会产生热, 井底温度升高, 随着钻井液循环时间的增长, 导致返回地面的钻井液比冻土层或天然气水合物储层温度高, 从而引起冻土段(或冻结岩石段)扩径或天然气水合物井底分解, 所以也必须对钻井液温度进行及时的冷却。
钻井液冷却系统分为两类：
在中高温地热钻井和深部油气钻井中采用的高温钻井液冷却器技术： 一般每100m 地温梯度为 3℃， 以6000-7000m深井为例， 井底温度可达180-210℃ 或更高 ；在冻土带和天然气水合物钻井中采用的低温钻井液冷却技术。
钻井液冷却系统分为两种形式：
1、开式钻井液冷却系统：核心为1个换热器， 载冷剂一般采用淡水或海水， 主要用于水源充足地区或者海上。受载冷剂温度的限制， 该种冷却系统只能用于深井、超深井和高温高压井， 而无法满足天然气水合物井对钻井液温度的要求。开式钻井液冷却系统原理如图１ 所示。该系统主要由热交换器、载冷剂泵、钻井泵和连接管汇组成。钻井液从钻井液池或钻井液罐中由钻井泵泵入板式热交换器， 作为载冷剂的淡水或海水由载冷剂泵泵入板式换热器， 钻井液与载冷剂在板式换热器中进行热交换， 使钻井液冷却， 升温后的淡水或海水返回水池或大海， 通过混合和空气换热自冷却， 也可在水池旁增加风扇等风冷设施， 以提高冷却效率，钻井液降温机组在整个过程中起着非常重要的作用。
2、闭式钻井液冷却系统：核心为1个热交换器和１ 个制冷机组， 一般将乙二醇溶液作为载冷剂。由于这种制冷系统一般需要使用氨水或氟利昂制冷机组通过板式热交换器制冷乙二醇溶液， 所以这种冷却系统也可以称为主辅双热交换器冷却系统。因为闭式钻井液冷却装置自备有制冷机组， 所以它易于实现自动控制， 且不受使用环境限制， 适用范围更加广泛， 也是目前的发展方向。
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