專利名稱：鉆井井下測試儀單向冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田鉆井領(lǐng)域頂驅(qū)所用的導(dǎo)軌板，尤其是鉆井井下測試儀單向冷卻裝置。
背景技術(shù)：
隨著油氣勘探開發(fā)過程，隨著中深井、超深井及復(fù)雜井的增多，對鉆井測試要求也 越來越高。目前，隨鉆隨測技術(shù)在鉆井領(lǐng)域得到普遍采用。隨鉆隨測技術(shù)就是將測試儀安裝 在鉆艇內(nèi)，隨鉆艇下入井內(nèi)，在鉆井的過程中，將井下技術(shù)參數(shù)錄入到測試儀上，在更換鉆 桿時，將測試儀取出，再將測試儀內(nèi)儲存的技術(shù)參數(shù)導(dǎo)出，為施工技術(shù)人員提供施工依據(jù)。 井下溫度隨著井深增加而增加，而目前井下測試儀由于井下溫度過高，電力供應(yīng)不夠，所以 沒有散熱系統(tǒng)，只能靠保溫桶來隔絕外部熱量傳到內(nèi)部，但不能使內(nèi)部的原件熱量散發(fā)到 環(huán)境中，井下測試儀電路能夠承受溫度為175度，按此溫度計算能下井測試的深度大約為 5000米左右測試，如果采用120度的測井元器件，能下井測試的深度大約為3500米，這樣就 導(dǎo)致測井深度大大受限，而且175度的電子元件造價比普通120度元件造價高出約10倍， 導(dǎo)致成本大大增加，影響鉆井效率和成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有隨鉆隨測測試儀溫度能夠承受范圍小的問題。本發(fā)明提供一種鉆井 井下測試儀單向冷卻裝置。該鉆井井下測試儀單向冷卻裝置具有溫度承受范圍大的特點， 而且結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。本發(fā)明的技術(shù)方案是該鉆井井下測試儀單向冷卻裝置包括真空管、內(nèi)放置測試 儀器模塊的儀器倉、制冷片和熱管，儀器倉通過螺紋連接在內(nèi)抽真空的真空管下部內(nèi)，儀器 倉上端外至少有一級制冷裝置；所述制冷裝置包括制冷片、熱管和冷凝管，制冷片的冷面與儀器倉上端外相粘連， 制冷片的熱面上端與熱管相粘連，熱管內(nèi)填充有制冷劑，熱管上端通過螺紋連接有隔熱套， 隔熱套上端通過螺紋連接有冷凝管；冷凝管穿出真空管后外套有散熱片，儀器倉內(nèi)和冷凝管外置有溫度感應(yīng)片，制冷 片和溫度感應(yīng)片通過導(dǎo)線與控制電路相連接。上述方案中位于儀器倉外套有儀器保溫桶；位于儀器倉外設(shè)置有保溫桶扶正塊。發(fā)明具有如下有益效果該鉆井井下測試儀單向冷卻裝置由于采用在真空管下部 內(nèi)連接儀器倉，儀器倉上端外至少有一級制冷裝置，制冷裝置的制冷片的冷面與儀器倉上 端外相粘連，制冷片的熱面上端與熱管相粘連，熱管內(nèi)填充有制冷劑，熱管上端通過螺紋連 接有隔熱套，隔熱套上端通過螺紋連接有冷凝管，冷凝管穿出真空管后外套有散熱片，儀器 倉內(nèi)和冷凝管外置有溫度感應(yīng)片，制冷片和溫度感應(yīng)片通過導(dǎo)線與控制電路相連接結(jié)構(gòu)。 利用制冷片的吸熱及放熱特性和熱管的導(dǎo)熱性及良好的等溫性，將儀器倉內(nèi)的熱量移出， 使儀器倉內(nèi)的溫度始終保持在設(shè)計溫度要求內(nèi)，由于采用的是熱管，只要蒸發(fā)液不流到冷凝端，外部的熱量就無法反向傳回給儀器倉，從而達(dá)到單項傳熱的目的。因而增大了測試儀 電路模塊溫度承受范圍大，也就增加了鉆井深度。所以說該鉆井井下測試儀單向冷卻裝置 具有溫度承受范圍大的特點，而且結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。該鉆井井下測試儀單向冷卻裝置采 用3級制冷裝置，可溫度承受范圍為230度，降低適用于7000米左右井深。


附圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是圖1中I向局部放大剖面圖。圖中1-真空管1，2-儀器倉，3-制冷片，4-熱管，5-散熱片，6_冷凝管，7_溫度感 應(yīng)片，8-儀器保溫桶，9-扶正塊，10-隔熱套，11-測試儀器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明由圖1結(jié)合圖2所示，該鉆井井下測試儀單向冷卻裝置包括真空管1、內(nèi)放置測試 儀器11模塊的儀器倉2、制冷片3和熱管4，真空管1由上下兩節(jié)通過螺紋連接而成，連接 好將其內(nèi)抽成真空，使外部溫度無法向內(nèi)部傳導(dǎo)，保證真空管1內(nèi)溫度不受外界溫度影響。儀器倉2是用來置放測試儀器11電路模塊的。儀器倉2置于真空管1下部內(nèi)，并 通過螺紋連接在真空管1下節(jié)上，儀器倉2外套有儀器保溫桶8，通過儀器保溫桶8進一步 減少外部溫度對測試儀器11電路模塊的影響，儀器倉2外粘連有保溫桶扶正塊9，通過保溫 桶扶正塊9保證儀器倉2內(nèi)測試儀器11電路模塊的穩(wěn)定性。儀器倉2上端外有兩級或兩 級以上制冷裝置，每一級制冷裝置包括制冷片3、熱管4和冷凝管6，采用現(xiàn)有成熟技術(shù)的電 子制冷片3，制冷片3有冷、熱面，利用制冷片3的半導(dǎo)體結(jié)造，此電子制冷片3為已有產(chǎn)品， 一端為熱端，一端為冷端，特性功能為如果向此制冷片加上額定電壓會使熱端溫度升高，冷 端溫度降低，當(dāng)電流由N通過P時，電場使N中的電子和P中的空穴反向流動，他們產(chǎn)生的 能量來自晶格的熱能，于是在導(dǎo)流片上吸熱，而在另一端放熱，產(chǎn)生溫差，溫差大約60度左 右。第一級制冷片3的冷面與儀器倉2上端外相粘連，采用硅膠粘連更有利于散熱，第一級 制冷片3的熱面上端與熱管4相粘連，熱管4屬于一種現(xiàn)有成熟技術(shù)傳熱元件，熱管4可根 據(jù)設(shè)計要求直接定做。它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，此種蒸發(fā) 散熱方式熱傳導(dǎo)比普通熱傳導(dǎo)效率高1000倍左右，通過在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā) 與凝結(jié)來傳遞熱量，這樣就將制冷片3上的熱量傳導(dǎo)出去，蒸發(fā)介質(zhì)根據(jù)熱管4的原理計算 大約為容積的20%左右。熱管4內(nèi)填充有酒精，或者其他合適的蒸發(fā)介質(zhì)，熱管4內(nèi)的酒 精接收制冷片3熱面?zhèn)鬟f的熱量，從而使其內(nèi)的酒精受熱蒸發(fā)，酒精蒸汽進入到第一級制 冷裝置的冷凝管內(nèi)6。第二級制冷裝置的制冷片3的冷面與第一制冷裝置的冷凝管內(nèi)6相 粘連，第二級制冷裝置的制冷片3的熱面與第一級制冷裝置的熱管4相粘連。如果具有兩 級以上的制冷裝置，連接方式與此相同。這樣就可以通過制冷片3、熱管4和冷凝管6將熱 量向上傳遞，最終將儀器倉2內(nèi)的熱量移出，達(dá)到降低測試儀器11電路模塊的溫度的目的。 熱管4上端外通過螺紋連接有隔熱套10，隔熱套10上端內(nèi)通過螺紋連接有冷凝管6，熱管 4與冷凝管6的蒸發(fā)端組成個真空腔，熱管4內(nèi)酒精的蒸發(fā)在冷凝管6的冷凝端凝結(jié)，使測 試儀器11電路模塊能夠隨鉆艇鉆入更深。熱管4上端外再通過螺紋連接有隔熱套10，隔熱
4套10上端內(nèi)再通過螺紋連接有冷凝管6，以此可再連接一級制冷裝置，這樣就充分的降低 測試儀器11電路模塊的溫度。根據(jù)設(shè)計井深還可以增設(shè)制冷裝置，達(dá)到測試儀器11電路 模塊溫度設(shè)計要求為此。最后一級制冷裝置冷凝管6穿出真空管1后外套有散熱片5，由散 熱片5將熱量傳導(dǎo)給鉆井液，帶回地面。儀器倉2內(nèi)和冷凝管6外置有溫度感應(yīng)片7，通過 溫度感應(yīng)片7協(xié)調(diào)控制所有制冷片3開關(guān)工作，如果真空段溫度高于冷凝管6內(nèi)介質(zhì)的冷 凝溫度，則啟動此冷凝上方的制冷片3冷卻冷凝管6使介質(zhì)冷凝，同時使制冷片3熱端的介 質(zhì)蒸發(fā)，帶走真空段內(nèi)的熱量。制冷片3和溫度感應(yīng)片7通過導(dǎo)線與控制電路相連接，控制 電路可安裝在儀器倉2內(nèi)，由溫度感應(yīng)片7為控制電路提供儀器倉2內(nèi)溫度信號，再由控制 電路協(xié)調(diào)控制所有制冷片3開啟和關(guān)閉。實際工作過程將需要冷卻的測試儀器11裝入定制的儀器倉2中并和制冷裝置連 接，在地面設(shè)置好儀器倉2的保持溫度范圍，裝入鉆艇，隨鉆艇下井，在井下制冷裝置由井 下渦輪發(fā)電機供電，當(dāng)儀器倉2隨鉆井深度增加及測試儀器11運行發(fā)熱，儀器倉2內(nèi)溫度 升高，當(dāng)溫度升高到設(shè)定溫度80-100度時，當(dāng)儀器倉2內(nèi)超過設(shè)定溫度時，溫度感應(yīng)片7向 控制電路發(fā)出儀器倉2內(nèi)溫度電信號，由控制電路協(xié)調(diào)控制所有制冷片3啟動，由第一級制 冷裝置的制冷片3將儀器倉2的熱量從下向上單向轉(zhuǎn)移到第一級制冷裝置的熱管4內(nèi)，第 一級制冷裝置的熱管4內(nèi)的酒精揮發(fā)后帶著熱量進入第一級制冷裝置的冷凝管6內(nèi)，第一 級制冷裝置的冷凝管6內(nèi)的熱量再由第二級制冷裝置的制冷片3傳導(dǎo)給第二級制冷裝置的 熱管4內(nèi)，第二級制冷裝置的熱管4內(nèi)的酒精揮發(fā)后再帶著熱量進入第二級制冷裝置的冷 凝管6內(nèi)，第二級制冷裝置的冷凝管6內(nèi)熱量再依次向上傳遞直至傳到散熱片5，并最終將 熱量傳遞到外部泥漿，隨泥漿將熱量帶走。由此儀器倉2的熱量由下向上單向?qū)x器倉2 的熱量轉(zhuǎn)移走。當(dāng)儀器倉2內(nèi)溫度降到設(shè)定的范圍內(nèi)時，由控制電路協(xié)調(diào)控制所有制冷片 3關(guān)閉，制冷片3停止工作，這時由儀器倉2的保溫桶5進行保溫。外部熱量由于沒有蒸發(fā) 液，所以不能逆向傳入儀器艙中。此過程周而復(fù)始。該項制冷片3溫度承受范圍為230度，按此溫度計算能達(dá)到井下7000米左右。綜上所述，該鉆井井下測試儀單向冷卻裝置利用制冷片3的吸熱及放熱特性和熱 管4的導(dǎo)熱性及良好的等溫性，將儀器倉2內(nèi)的熱量逐級移出，使儀器倉2內(nèi)的溫度始終保 持在設(shè)計溫度要求內(nèi)，由于是熱管4，只要蒸發(fā)液不流到冷凝端，外部的熱量就無法反向傳 回給儀器倉2，從而達(dá)到單項傳熱的目的。因而增大了測試儀電路模塊溫度承受范圍大，也 就增加了鉆井深度，而且結(jié)構(gòu)和操作簡單，成本低，安全可靠。
權(quán)利要求
一種鉆井井下測試儀單向冷卻裝置，包括真空管(1)、內(nèi)放置測試儀器(11)模塊的儀器倉(2)、制冷片(3)和熱管(4)，其特征在于儀器倉(2)通過螺紋連接在內(nèi)抽真空的真空管(1)下部內(nèi)，儀器倉(2)上端外至少有一級制冷裝置；所述的制冷裝置包括制冷片(3)、熱管(4)和冷凝管(6)，制冷片(3)的冷面與儀器倉(2)上端外相粘連，制冷片(3)的熱面上端與熱管(4)相粘連，熱管(4)內(nèi)填充有制冷劑，熱管(4)上端通過螺紋連接有隔熱套(10)，隔熱套(10)上端通過螺紋連接有冷凝管(6)；冷凝管(6)穿出真空管(1)后外套有散熱片(5)，儀器倉(2)內(nèi)和冷凝管(6)外置有溫度感應(yīng)片(7)，制冷片(3)和溫度感應(yīng)片(7)通過導(dǎo)線與控制電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井井下測試儀單向冷卻裝置，其特征在于位于儀器倉(2) 外套有儀器保溫桶(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆井井下測試儀單向冷卻裝置，其特征在于位于儀器倉(2) 外設(shè)置有保溫桶扶正塊(9)。
全文摘要
一種鉆井井下測試儀單向冷卻裝置，主要解決現(xiàn)有隨鉆隨測測試儀溫度能夠承受范圍較小的問題。其特征在于儀器倉(2)置于真空的真空管(1)下部內(nèi)，儀器倉(2)上端外至少有一級制冷裝置；所述制冷裝置制冷片(3)的冷面與儀器倉(2)上端外相粘連，制冷片(3)的熱面上端與熱管(4)相粘連，熱管(4)上端連接有隔熱套(10)，隔熱套(10)上端通過螺紋連接有冷凝管(6)；冷凝管(6)穿出真空管(1)后外套有散熱片(5)，儀器倉(2)內(nèi)和冷凝管(6)外置有溫度感應(yīng)片(7)，制冷片(3)和溫度感應(yīng)片(7)通過導(dǎo)線與控制電路相連接。該鉆井井下測試儀單向冷卻裝置具有溫度承受范圍大的特點。
文檔編號F25B23/00GK101906959SQ20101024447
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者文磊, 金鋒 申請人:北京天形精鉆科技開發(fā)有限公司