孙友宏 (中国吉林省长春市西民主大街6号吉林大学建设工程学院, Jilin 6, 130026, CN)
ZHAO, Jiangpeng (College of Construction Engineering, Jilin UniversityNo. 6 Ximinzhu Stree, Changchun Jilin 6, 130026, CN)
赵江鹏 (中国吉林省长春市西民主大街6号吉林大学建设工程学院, Jilin 6, 130026, CN)
GUO, Wei (College of Construction Engineering, Jilin UniversityNo. 6 Ximinzhu Stree, Changchun Jilin 6, 130026, CN)
郭威 (中国吉林省长春市西民主大街6号吉林大学建设工程学院, Jilin 6, 130026, CN)
XU, Huiwen (College of Construction Engineering, Jilin UniversityNo. 6 Ximinzhu Stree, Changchun Jilin 6, 130026, CN)
徐会文 (中国吉林省长春市西民主大街6号吉林大学建设工程学院, Jilin 6, 130026, CN)
WANG, Qinghua (College of Construction Engineering, Jilin UniversityNo. 6 Ximinzhu Stree, Changchun Jilin 6, 130026, CN)
王庆华 (中国吉林省长春市西民主大街6号吉林大学建设工程学院, Jilin 6, 130026, CN)
吉林大学 (中国吉林省长春市前进大街2699号, Jilin 2, 130012, CN)
SUN, Youhong (College of Construction Engineering, Jilin UniversityNo. 6 Ximinzhu Stree, Changchun Jilin 6, 130026, CN)
孙友宏 (中国吉林省长春市西民主大街6号吉林大学建设工程学院, Jilin 6, 130026, CN)
ZHAO, Jiangpeng (College of Construction Engineering, Jilin UniversityNo. 6 Ximinzhu Stree, Changchun Jilin 6, 130026, CN)
赵江鹏 (中国吉林省长春市西民主大街6号吉林大学建设工程学院, Jilin 6, 130026, CN)
GUO, Wei (College of Construction Engineering, Jilin UniversityNo. 6 Ximinzhu Stree, Changchun Jilin 6, 130026, CN)
郭威 (中国吉林省长春市西民主大街6号吉林大学建设工程学院, Jilin 6, 130026, CN)
XU, Huiwen (College of Construction Engineering, Jilin UniversityNo. 6 Ximinzhu Stree, Changchun Jilin 6, 130026, CN)
徐会文 (中国吉林省长春市西民主大街6号吉林大学建设工程学院, Jilin 6, 130026, CN)
WANG, Qinghua (College of Construction Engineering, Jilin UniversityNo. 6 Ximinzhu Stree, Changchun Jilin 6, 130026, CN)
| 权 利 要 求 1、 一种钻井泥浆强制冷却循环系统， 包括制冷机组 （1)、 载冷 剂箱 （4)、 同轴泥浆对流换热器 （12)、 泥浆池 （17)， 其中制冷机 组 （1) 的输出端经阀 I (3) 与载冷剂箱 （4) 的输入端连接； 载冷 剂箱 （4) 的输出端经阀 III (6)、 制冷机组泵 （2) 与制冷机组 （1) 的输入端连接， 载冷剂箱 （4) 的另一输出端经温度传感器 I (7)、 阀 IV (8)、 载冷剂箱泵 （9) 和温度传感器 II (10) 与同轴泥浆对流 换热器 （12) 的输入端连接； 同轴泥浆对流换热器 （12) 的输出端 经温度传感器 IV (13) 与泥浆池 （17) 连接， 载冷剂箱 （4) 的另一 输入端经阀 II (5)、温度传感器 III (11)与同轴泥浆对流换热器（12) 的另一输出端连接， 同轴泥浆对流换热器 （12) 的另一输入端经温 度传感器 V (14)、 泥浆输送泵 （15) 与泥浆池 （17) 连接， 温度传 感器 VI (16) 安置在泥浆池 （17) 中， 温度传感器 VII (20) 与连接 着泥浆池的泥浆泵 （18) 的输出端连接， 温度传感器覆 (19) 安置 在从泥浆泵的输出端返回地表的泥浆循环槽中， 温度传感器 I (7)、 温度传感器 II (10)、 温度传感器 III (11)、 温度传感器 IV (13)、 温 度传感器 V (14)、 温度传感器 VI (16)、 温度传感器覆 (19) 和温 度传感器 VII (20) 并联与巡检仪 （22) 连接， 所述巡检仪显示各温 度传感器测点处的温度值， 以便根据显示的温度值调节系统相关参 数。 2、 按照权利要求 1所述的钻井泥浆强制冷却循环系统， 其中， 同轴泥浆对流换热器 （12) 的换热管为双层排布或多层排布方式， 是由内管 （23) 套装在外管 （25) 内， 内管 （23) 与外管 （25) 同 轴， 两管间的环状间隙为载冷剂或泥浆循环通道， 环状间隙两端封 闭， 内管 （23) 为泥浆或载冷剂循环通道， 循环泥浆与载冷剂逆向 流动， 构成逆流换热， 内管 （23) 与内管 （23) 之间通过法兰 （29) 和 U型波紋管 （26) 连通， 外管 （25) 与外管 （25) 之间通过短管 (27)和法兰（29)连通， 短管（27) 中间装有法兰（29)， 外管（25) 焊接有支撑杆 （28 ) 用于限制两外管 （25 ) 之间的距离， 泥浆或载 冷剂进口 （30 ) 和泥浆或载冷剂出口 （33 ) 设在泥浆对流换热器的 同一端， 载冷剂或泥浆进口 （31 ) 和载冷剂或泥浆出口 （32 ) 设在 同轴泥浆对流换热器的同一侧面， 并与外管 （25 ) 连通， 外管 （25 ) 的外壁涂装有保温层 （24 )。 3、 按照权利要求 2所述的钻井泥浆强制冷却循环系统， 其中， 保温材料共四层， 由里向外依次为保温漆、 聚氨酯泡沬、 硬质保温 材料和锡纸。 4、 按照权利要求 2所述的钻井泥浆强制冷却循环系统， 其中， 保温漆采用双组分油性隔热保温底漆、 油罐保温漆或水性隔热保温 面漆。 5、 按照权利要求 2所述的钻井泥浆强制冷却循环系统， 其中， 硬质保温材料优选硬质胶皮或聚氨酯硬质泡沬塑料瓦。 6、 按照权利要求 2所述的钻井泥浆强制冷却循环系统， 其中， 内管 （23 ) 内壁为光滑面， 载冷剂为乙二醇水溶液 （或其它耐低温 液体）。 7、 按照权利要求 1所述的钻井泥浆强制冷却循环系统， 其中， 所述连接所用的胶管外部保温材料共三层， 由里向外依次为保温漆、 石棉保温材料和锡纸。 8、 按照权利要求 1所述的钻井泥浆强制冷却循环系统， 其中， 所述载冷剂箱 （4 ) 箱体外有保温层和保护层， 由里向外依次为聚氨 |
技术领域
本发明涉及一种钻井循环介质强制冷却系统， 尤其是用于对天 然气水合物钻探取样低温泥浆进行强制冷却循 环系统， 也是用于石 油天然气钻井、 深部大陆科学钻探和深部地热钻探高温泥浆进 行强 制冷却循环系统。 背景技术
开发利用天然气水合物首先要通过钻探取样手 段取得天然气水 合物岩心样品， 然后通过对岩心的分析， 评估天然气水合物储存量、 天然气水合物矿层的产状、 规模和性质等地质参数， 所以钻探取样 是开发利用天然气水合物最直接的主要手段。 天然气水合物赋存在
0〜10 °C， 压力 >10MPa的沉积地层中， 只要天然气水合物赋存地层 的温度升高或地层压力降低都可能引起天然气 水合物分解。 钻探取 样施工过程中钻头切削岩石产生大量的热， 同时钻具与孔壁摩擦也 会产生热， 孔底温度升高， 这些热量传递给钻井泥浆， 泥浆温度也 随之升高。 泥浆温度升高会造成在钻取天然气水合物岩心 时， 天然 气水合物发生分解， 致使无法采取到原位保真的天然气水合物岩心 样品， 不但会影响对矿层储存量的评估， 而且还可能会引起孔内事 故并对钻探设备造成危害， 所以必须对钻探所使用的低温泥浆的温 度进行控制， 一般宜将泥浆温度保持在 -3 °C ~3 °C， 即可保证在钻进 过程中天然气水合物地层及岩心保持稳定。
目前， 用于泥浆冷却的技术有， 在深部地热井热水层中钻进时， 地温可达 350°C， 返回泥浆的温度可达 60〜111 °C， 日本葛根田 WD-1A井地温最高达到 500 °C， 高温度的泥浆对钻具、 管材等腐蚀 严重， 易烫伤现场操作人员， 对泥浆冷却一般采用的措施是加长泥 浆槽的循环路线， 使返出泥浆在循环流动中自然降温， 也有采取向 泥浆池投放冰块降低泥浆温度的方法， 必要时采用泥浆冷却装置降 温， 设计的泥浆冷却装置有两种： 一种是安装在泥浆池的冷却塔； 另一种是安装在振动筛旁的大功率风扇进行强 制冷却。 而以上这些 技术方法都是针对高温泥浆的制冷， 对天然气水合物钻探取样低温 泥浆的制冷， 泥浆温度要控制在 -3 °C ~3 °C， 以上技术方法都不宜采 用。 发明内容：
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足， 提供一种适用于 陆地冻土层和海洋钻探施工， 特别适用于天然气水合物钻探取样施 工的天然气水合物钻井泥浆冷却的钻井泥浆强 制冷却循环系统， 该 系统也适用于深部地热井钻探、 深部大陆科学钻探和深部石油天然 气钻井高温泥浆制冷。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
钻井泥浆强制冷却循环系统， 是由制冷机组的输出端经阀 I与 载冷剂箱的输入端连接， 载冷剂箱的输出端经阀 III、 制冷机组泵与 制冷机组的输入端连接， 载冷剂箱的另一输出端经温度传感器 I 、 阀 IV、 载冷剂箱泵和温度传感器 II与同轴泥浆对流换热器输入端连 接， 同轴泥浆对流换热器的输出端经温度传感器 IV与泥浆池连接， 载冷剂箱的另一输入端经阀 II、 温度传感器 III与同轴泥浆对流换热 器的另一输出端连接， 同轴泥浆对流换热器的另一输入端经温度传 感器 V、 泥浆输送泵与泥浆池连接， 温度传感器 VI安置在泥浆池中， 温度传感器 VII与连接着泥浆池的泥浆泵的输出端连接， 温度传感器 覆安置在从泥浆泵的输出端返回地表的泥浆槽 道中， 温度传感器 I 、 温度传感器 II、 温度传感器 III、 温度传感器 IV、 温度传感器 V、 温 度传感器 VI、 温度传感器覆和温度传感器 VII并列与巡检仪连接， 所 述巡检仪显示各温度传感器测点处的温度值， 以便根据显示的温度 值调节系统相关参数。
同轴泥浆对流换热器的换热管为双层排布或多 层排布方式， 是 由内管套装在外管内， 内管与外管同轴， 两管间的环状间隙为载冷 剂或泥浆循环通道， 环状间隙两端封闭， 内管为泥浆或载冷剂循环 通道， 循环泥浆与载冷剂逆向流动， 构成逆流换热， 内管与内管之 间通过法兰和 U型波紋管连通， 外管与外管之间通过短管和法兰连 通， 短管中间装有法兰， 外管焊接有支撑杆用于限制两外管之间的 距离， 泥浆或载冷剂进口和泥浆或载冷剂出口设在同 轴泥浆对流换 热器的同一端， 载冷剂或泥浆进口和载冷剂或泥浆出口设在同 轴泥 浆对流换热器的同一侧面， 并与外管连通， 外管的外壁涂装有保温 层。
保温材料共四层， 由里向外依次为保温漆、 聚氨酯泡沬、 硬质 保温材料和锡纸。 保温漆采用双组分油性隔热保温底漆、 油罐保温 漆或水性隔热保温面漆。 硬质保温材料优选硬质胶皮或聚氨酯硬质 泡沬塑料瓦。 内管内壁为光滑面， 载冷剂为乙二醇水溶液或其它耐 低温液体。
有益效果： 钻井泥浆强制冷却循环系统， 经试验， 该系统换热 效果好， 能够快速冷却泥浆， 并将泥浆温度动态维持在设定的温度 范围， 且操作方便。 附图说明：
附图 1为钻井泥浆强制冷却循环系统结构图；
附图 2为附图 1同轴泥浆对流换热器 12的俯视图；
附图 3为附图 1同轴泥浆对流换热器 12的主视图；
附图 4为附图 1同轴泥浆对流换热器 12的换热管结构图； 附图 5为附图 1载冷剂箱 4各管道口布置图。
附图标记列表：
1制冷机组， 2制冷机组泵， 3阀 I， 4载冷剂箱， 5阀 II， 6阀 III， 7温度传感器 I， 8阀 IV， 9载冷剂箱泵， 10温度传感器 II， 11 温度传感器 III， 12同轴泥浆对流换热器， 13温度传感器 IV， 14温度 传感器 V， 15泥浆输送泵， 16温度传感器 VI， 17泥浆池， 18泥浆 泵， 19温度传感器覆， 20温度传感器 VII， 21钻孔， 22巡检仪， 23 内管， 24保温层， 25外管， 26U型波紋管， 27短管， 28支撑， 29 法兰， 30 泥浆进口或载冷剂进口， 31 载冷剂出口或泥浆出口， 32 载冷剂进口或泥浆进口， 33泥浆出口或载冷剂出口。 具体实施方式：
下面结合附图和实施例作进一步的详细说明。 实施例 1
钻井泥浆强制冷却循环系统， 由制冷机组 1 的输出端经阀 1 3 与载冷剂箱 4连接， 载冷剂箱 4的输出端经阀 1116、 制冷机组泵 2与 制冷机组 1 的输入端连接， 载冷剂箱 4的另一输出端经温度传感器 1 7、 阀 IV8、 载冷剂箱泵 9和温度传感器 II 10与同轴泥浆对流换热 器 12输入端即载冷剂进口 32连接， 同轴泥浆对流换热器 12的输出 端即泥浆出口 33经温度传感器 IV 13与泥浆池 16连接， 载冷剂箱 4 的输入端经阀 11 5、 温度传感器 III11与同轴泥浆对流换热器 12的另 一输出端即载冷剂出口 31连接， 同轴泥浆对流换热器 12输入端即 泥浆进口 32经温度传感器 V 14、 泥浆输送泵 15与泥浆池 17连接， 温度传感器 VI 16安置在泥浆池 17中， 温度传感器 VII20与连接着泥 浆池的泥浆泵 18输出端连接，温度传感器覆 19安置在返回地表的泥 浆槽道中， 温度传感器 1 7、 温度传感器 II 10、 温度传感器 11111、 温 度传感器 IV 13、温度传感器 V 14、温度传感器 VI 16、温度传感器覆 19 和温度传感器 VII20并联与巡检仪 22连接构成。所述巡检仪显示各温 度传感器测点处的温度值， 以便根据显示的温度值调节系统相关参 数。
双层排布式同轴泥浆对流换热器， 内管 23与外管 25为有相同 长度的直管段， 内管 23套装在外管 25内， 内管 23与外管 25同轴， 构成一组同轴套管。 组与组之间的同轴套管平行排布， 相邻两组同 轴套管的内管 23之间通过 U型波紋管 26和法兰 29连通， 外管 25 与内管 23构成一环状间隙， 每组同轴套管的环状间隙两端都是封闭 的， 在外管 25端部一侧焊接一短管 27， 通过法兰 29与另一组同轴 套管外管 25焊接的短管 27连通； 在两组同轴套管另一端用一支撑 28连接， 支撑 28与短管 27等长， 支撑 28限制两组外管 25的距离， 使两组外管 25保持平行， 在外管 25外表面和用于连接外管 25的短 管 27外表面及 U型波紋管 26的外表面涂装保温层 24。 保温层 24 的最里层是涂在外管 25上的双组分油性隔热保温底漆， 依次向外包 裹聚氨酯泡沬、 硬质胶皮和锡纸。 泥浆进口 30和泥浆出口 33安装 在同一侧， 载冷剂进口 31和载冷剂出口 32安装在同一侧， 泥浆进 口端的侧面为载冷剂出口端， 泥浆出口端侧面为载冷剂进口端。 内 管 23循环介质为泥浆， 外管 25与内管 23构成的环状间隙中的流动 的循环介质为载冷剂， 两种介质逆向流动， 构成逆流换热。 各换热 管连接好后， 固定在钢结构底盘上， 使用时运至施工现场。 泥浆池 17中的泥浆经泥浆输送泵 15送入同轴泥浆对流换热器 12， 冷却后 再返回泥浆池 17，也就是同轴泥浆对流换热器 12不断地循环冷却泥 浆池 17中的泥浆， 冷却后的泥浆再经钻机泥浆泵 18送入钻孔 21。
钻井泥浆强制冷却循环系统的工作过程： 载冷剂箱 4 中的载冷 剂经阀 ΙΠ6和制冷机组泵 2送入制冷机组 1， 经制冷机组 1制冷后经 制冷机组 1输出端和阀 I 3返回到载冷剂箱 4， 再经温度传感器 I 7、 阀 II 8、 载冷剂箱泵 9 和温度传感器 II 10 送入同轴泥浆对流换热器 12， 对同轴泥浆对流换热器 12中的泥浆进行换热， 换热升温后的载 冷剂经温度传感器 11111、阀 II 5返回载冷剂箱 4与经制冷机组 1制冷 后的载冷剂混合换热，混合换热后的载冷剂经 阀 ΠΙ6和制冷机组水泵 2返回到制冷机组 1再次制冷， 周而复始； 冷却后的泥浆经温度传感 器 IV 13送入泥浆池 17， 再经泥浆泵 18、温度传感器 VII20、 水龙头和 钻杆送入孔底降低钻头温度和护壁。 降低钻头温度和护壁后的泥浆 从钻杆与孔壁间的环状间隙返回至地表， 再通过温度传感器覆 19和 泥浆槽道返回到泥浆池 17， 在泥浆池 17中将携带上来的岩屑沉淀， 沉淀岩屑后的泥浆再经泥浆输送泵 15 送入同轴泥浆对流换热器 12 换热冷却， 换热冷却后的泥浆再经泥浆泵 18、 温度传感器 VII20、 水 龙头和钻杆送入孔底降低钻头温度和护壁， 周而复始。
在钻井泥浆强制冷却循环系统冷却泥浆的过程 中， 温度传感器 1 7、 温度传感器 II 10、 温度传感器 11111、 温度传感器 IV 13、 温度传 感器 V 14、 温度传感器 VI 16、 温度传感器覆 19和温度传感器 VII20检 测的数据实时显示在巡检仪 22的屏幕上。 实施例 2
钻井泥浆强制冷却循环系统， 由制冷机组 1 的输出端经阀 1 3 与载冷剂箱 4连接， 载冷剂箱 4的输出端经阀 1116、 制冷机组泵 2与 制冷机组 1 的输入端连接， 载冷剂箱 4的另一输出端经温度传感器 1 7、 阀 IV8、 载冷剂箱泵 9和温度传感器 II 10与同轴泥浆对流换热 器 12输入端即载冷剂进口 32连接， 同轴泥浆对流换热器 12的输出 端即泥浆出口 33经温度传感器 IV 13与泥浆池 16连接， 载冷剂箱 4 的输入端经阀 11 5、 温度传感器 III11与同轴泥浆对流换热器 12的另 一输出端即载冷剂出口 31连接， 同轴泥浆对流换热器 12输入端即 泥浆进口 32经温度传感器 V 14、 泥浆输送泵 15与泥浆池 17连接， 温度传感器 VI 16安置在泥浆池 17中， 温度传感器 VII20与连接着泥 浆池的泥浆泵 18输出端连接，温度传感器覆 19安置在返回地表的泥 浆槽道中， 温度传感器 1 7、 温度传感器 II 10、 温度传感器 11111、 温 度传感器 IV 13、温度传感器 V 14、温度传感器 VI 16、温度传感器覆 19 和温度传感器 VII20并联与巡检仪 22连接构成。
多层排布式同轴泥浆对流换热器， 内管 23与外管 25为有相同 长度的直管段， 内管 23套装在外管 25内， 内管 23与外管 25同轴， 外管 25与内管 23构成一环状间隙， 构成一组同轴套管。 每组同轴 套管的环状间隙两端都是封闭的， 组与组之间的同轴套管不论是平 面排布还是竖直面向排布都是平行的， 相邻两组同轴套管的内管 23 通过 U型波紋管 26和法兰 29连通，在外管 25端部一侧焊接一短管 27， 通过法兰 29与另一组同轴套管外管 25焊接的短管 27连通； 在 两组同轴套管另一端用一支撑 28连接， 支撑 28与短管 27等长， 支 撑 28限制两组外管 25的距离， 使两组外管 25保持平行， 在外管 25 外表面和用于连接外管 25的短管 27外表面及 U型波紋管 26的外表 面涂装保温层 24。 保温层 24的最里层是涂在外管 25上的油罐保温 漆， 依次向外包裹聚氨酯泡沬、 聚氨酯硬质泡沬塑料瓦和锡纸。 第 三层同轴套管泥浆进口 30与第二层同轴套管泥浆出口 33通过 U型 波紋管 26和法兰 29连通， 第三层同轴套管载冷剂进口 31与第二层 同轴套管载冷剂出口 32通过法兰 29与第三层外管 25焊接的短管 27 连通， 第四层、 第五层， 乃至 N 层同样方式连通。 载冷剂进口 31 焊接在最后一层同轴套管外管 25侧面上， 泥浆出口 33设置在最后 一层同轴套管与载冷剂进口 31 同一端。 泥浆进口 30端的侧面为载 冷剂出口 31端， 泥浆出口 33端侧面为载冷剂进口 32端。 内管 23 循环介质为泥浆， 外管 25与内管 23构成的环状间隙中的流动的循 环介质为载冷剂， 两种介质逆向流动， 构成逆流换热。 各换热管连 接好后， 固定在钢结构底盘上， 使用时运至施工现场。 泥浆池 17中 的泥浆经泥浆输送泵 15送入同轴泥浆对流换热器 12，冷却后再返回 泥浆池 17，也就是同轴泥浆对流换热器 12不断地循环冷却泥浆池中 的泥浆， 冷却后的泥浆再经钻机泥浆泵 18送入钻孔 21。
钻井泥浆强制冷却循环系统的工作过程： 载冷剂箱 4 中的载冷 剂经阀 ΙΠ6和制冷机组泵 2送入制冷机组 1， 经制冷机组 1制冷后经 制冷机组 1输出端和阀 I 3返回到载冷剂箱 4， 再经温度传感器 I 7、 阀 II 8、 载冷剂箱泵 9 和温度传感器 II 10 送入同轴泥浆对流换热器 12， 对同轴泥浆对流换热器 12中的泥浆进行换热， 换热升温后的载 冷剂经温度传感器 11111、阀 II 5返回载冷剂箱 4与经制冷机组 1制冷 后的载冷剂混合换热， 混合换热后的载冷剂经阀 ΙΠ6和制冷机组泵 2 返回到制冷机组 1 再次制冷， 周而复始； 冷却后的泥浆经温度传感 器 IV 13送入泥浆池 17， 再经泥浆泵 18、 温度传感器 VII20、 水龙头和 钻杆送入孔底降低钻头温度和护壁。 降低钻头温度和护壁后的泥浆 从钻杆与孔壁的环状间隙的返回至地表， 再通过温度传感器覆 19和 泥浆槽道返回到泥浆池 17， 在泥浆池 17中将携带上来的岩屑沉淀， 沉淀岩屑后的泥浆再经泥浆输送泵 15 送入同轴泥浆对流换热器 12 换热冷却， 换热冷却后的泥浆再经泥浆泵 18、 温度传感器 VII20、 水 龙头和钻杆送入孔底降低钻头温度和护壁， 周而复始。
在钻井泥浆强制冷却循环系统冷却泥浆的过程 中， 温度传感器 1 7、 温度传感器 II 10、 温度传感器 11111、 温度传感器 IV 13、 温度传 感器 V 14、 温度传感器 VI 16、 温度传感器覆 19和温度传感器 VII20检 测的数据实时显示在巡检仪 22的屏幕上。 实施例 3
钻井泥浆强制冷却循环系统， 由制冷机组 1 的输出端经阀 1 3 与载冷剂箱 4连接， 载冷剂箱 4的输出端经阀 1116、 制冷机组泵 2与 制冷机组 1 的输入端连接， 载冷剂箱 4的另一输出端经温度传感器 1 7、 阀 IV8、 载冷剂箱泵 9和温度传感器 II 10与同轴泥浆对流换热 器 12输入端即载冷剂进口 30连接， 同轴泥浆对流换热器 12的输出 端即泥浆出口 31经温度传感器 IV 13与泥浆池 16连接， 载冷剂箱 4 的输入端经阀 11 5、 温度传感器 III11与同轴泥浆对流换热器 12的另 一输出端即载冷剂出口 33连接， 同轴泥浆对流换热器 12输入端即 泥浆进口 32经温度传感器 V 14、 泥浆输送泵 15与泥浆池 17连接， 温度传感器 VI 16安置在泥浆池 17中， 温度传感器 VII20与连接着泥 浆池的泥浆泵 18输出端连接，温度传感器覆 19安置在返回地表的泥 浆槽中， 温度传感器 1 7、 温度传感器 II 10、 温度传感器 11111、 温度 传感器 IV 13、 温度传感器 V 14、 温度传感器 VI 16、 温度传感器覆 19 和温度传感器 VII20并联与巡检仪 22连接构成。
同轴泥浆对流换热器， 内管 23与外管 25为有相同长度的直管 段， 内管 23套装在外管 25 内， 内管 23与外管 25同轴， 构成一组 同轴套管。 组与组之间的同轴套管平行排布， 相邻两组同轴套管的 内管 23之间通过 U型波紋管 26和法兰 29连通， 外管 25与内管 23 构成一环状间隙， 每组同轴套管的环状间隙两端都是封闭的， 在外 管 25端部一侧焊接一短管 27， 通过法兰 29与另一组同轴套管外管 25焊接的短管 27连通； 在两组同轴套管另一端用一支撑 28连接， 支撑 28与短管 27等长， 支撑 28限制两组外管 25的距离， 使两组 外管 25保持平行。 载冷剂进口 30和载冷剂出口 33安装在同一侧， 泥浆进口 32和泥浆出口 31安装在同一侧， 载冷剂进口 30端的侧面 为泥浆出口 31端， 载冷剂出口 33端侧面为泥浆进口 32端。 内管 23 循环介质为载冷剂， 外管 25与内管 23构成的环状间隙中的流动的 循环介质为泥浆， 两种介质逆向流动， 构成逆流换热。 各换热管连 接好后， 固定在钢结构底盘上， 使用时运至施工现场。 泥浆池 17中 的泥浆经泥浆输送泵 15送入同轴泥浆对流换热器 12，冷却后再返回 泥浆池 17， 也就是同轴泥浆对流换热器 12 不断地循环冷却泥浆池 17中的泥浆， 冷却后的泥浆再经钻机泥浆泵 18送入钻孔 21。
钻井泥浆强制冷却循环系统的工作过程： 载冷剂箱 4 中的载冷 剂经阀 ΙΠ6和制冷机组泵 2送入制冷机组 1， 经制冷机组 1制冷后经 制冷机组 1输出端和阀 I 3返回到载冷剂箱 4， 再经温度传感器 I 7、 阀 II 8、 载冷剂箱泵 9 和温度传感器 II 10 送入同轴泥浆对流换热器 12， 对同轴泥浆对流换热器 12中的泥浆进行换热， 换热升温后的载 冷剂经温度传感器 11111、阀 II 5返回载冷剂箱 4与经制冷机组 1制冷 后的载冷剂混合换热， 混合换热后的载冷剂经阀 ΙΠ6和制冷机组泵 2 返回到制冷机组 1 再次制冷， 周而复始； 冷却后的泥浆经温度传感 器 IV 13送入泥浆池 17， 再经泥浆泵 18、 温度传感器 VII20、 水龙头和 钻杆送入孔底降低钻头温度和护壁。 降低钻头温度和护壁后的泥浆 从钻杆与孔壁环状间隙返回至地表， 再通过温度传感器覆 19和泥浆 槽返回到泥浆池 17， 在泥浆池 17中将携带上来的岩屑沉淀， 沉淀岩 屑后的泥浆再经泥浆输送泵 15送入同轴泥浆对流换热器 12换热冷 却， 换热冷却后的泥浆再经泥浆泵 18、 温度传感器 VII20、 水龙头和 钻杆送入孔底降低钻头温度和护壁， 周而复始。
在钻井泥浆强制冷却循环系统冷却泥浆的过程 中， 温度传感器 1 7、 温度传感器 II 10、 温度传感器 11111、 温度传感器 IV 13、 温度传 感器 V 14、 温度传感器 VI 16、 温度传感器覆 19和温度传感器 VII20检 测的数据实时显示在巡检仪 22的屏幕上。