專利名稱：鉆井井下測(cè)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(cè)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(duì)鉆井測(cè)試要求也 越來越高。目前，隨鉆隨測(cè)技術(shù)在鉆井領(lǐng)域得到普遍采用。隨鉆隨測(cè)技術(shù)就是將測(cè)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(cè)試儀上，在更換鉆 桿時(shí)，將測(cè)試儀取出，再將測(cè)試儀內(nèi)儲(chǔ)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(cè)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(cè)試儀電路能夠承受溫度為175度，按此溫度計(jì)算能下井測(cè)試的深度大約為 5000米左右測(cè)試，如果采用120度的測(cè)井元器件，能下井測(cè)試的深度大約為3500米，這樣就 導(dǎo)致測(cè)井深度大大受限，而且175度的電子元件造價(jià)比普通120度元件造價(jià)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(cè)測(cè)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(cè)試儀單向冷卻裝置。該鉆井井下測(cè)試儀單向冷卻裝置具有溫度承受范圍大的特點(diǎn)， 而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠。本發(fā)明的技術(shù)方案是鉆井井下測(cè)試儀單向冷卻裝置包括真空管，儀器倉(cāng)設(shè)置在 真空管下部?jī)?nèi)，儀器倉(cāng)用于放置測(cè)試儀器模塊；依次串接在儀器倉(cāng)上端外的兩級(jí)或更多級(jí) 制冷裝置；連接在末級(jí)制冷裝置上方的散熱片；溫度感應(yīng)片和控制電路；所述的制冷裝置 包括制冷片、熱管和冷凝管，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；所述串接具體為第一 制冷裝置的制冷片的冷面與儀器倉(cāng)上端外相粘連，上級(jí)制冷裝置的冷凝管上端與下級(jí)制冷 裝置的制冷片的冷面相連，末級(jí)制冷裝置的冷凝管穿出真空管后外套有散熱片；儀器倉(cāng)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(cāng)外套有儀器保溫桶；位于儀器倉(cāng)外設(shè)置有保溫桶扶正塊； 儀器倉(cāng)通過螺紋連接在內(nèi)抽真空的真空管下部?jī)?nèi)；所述制冷劑為酒精。發(fā)明具有如下有益效果該鉆井井下測(cè)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(cāng)，儀器倉(cāng)上端外至少有一級(jí)制冷裝置，制冷裝置的制冷片的冷面與儀器倉(cāng)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(cāng)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(cāng)內(nèi)的熱量移出，使儀器倉(cāng)內(nèi)的溫度始終保持在設(shè)計(jì)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(cāng)，從而達(dá)到單項(xiàng)傳熱的目的。因而增大了測(cè)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(cè)試儀單向冷卻裝置 具有溫度承受范圍大的特點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠。該鉆井井下測(cè)試儀單向冷卻裝置采 用3級(jí)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(cāng)，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(cè)試儀器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明由圖1結(jié)合圖2所示，該鉆井井下測(cè)試儀單向冷卻裝置包括真空管1、串接在一起 的兩級(jí)或更多級(jí)的制冷裝置、溫度感應(yīng)片7和控制電路。所述真空管1具有其內(nèi)放置測(cè)試儀器11模塊的儀器倉(cāng)2，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，使外部熱量無法向內(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(cāng)2是用來置放測(cè)試儀器11電路模塊的。儀器倉(cāng)2置于真空 管1下部?jī)?nèi)，并通過螺紋連接在真空管1下節(jié)上，儀器倉(cāng)2外套有儀器保溫桶8，通過儀器保 溫桶8進(jìn)一步減少外部溫度對(duì)測(cè)試儀器11電路模塊的影響，儀器倉(cāng)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(cāng)2內(nèi)測(cè)試儀器11電路模塊的穩(wěn)定性。儀器倉(cāng)2上端外有兩級(jí)或兩級(jí)以上制冷裝置，每一級(jí)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(huì)使熱端溫度升高，冷端溫度降低，當(dāng)電流由N通過P時(shí)，電場(chǎng)使N中的 電子和P中的空穴反向流動(dòng)，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(jí)制冷片3的冷面與儀器倉(cāng)2上端外相 粘連，采用硅膠粘連更有利于散熱，第一級(jí)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(jì)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(jì)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(jìn)入到第一級(jí)制冷裝置的冷凝管6內(nèi)。第二級(jí)制冷裝置的制冷 片3的冷面與第一制冷裝置的冷凝管6相粘連，第二級(jí)制冷裝置的制冷片3的熱面與第一 級(jí)制冷裝置的熱管4相粘連。如果具有兩級(jí)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(cāng)2內(nèi)的熱量移出，達(dá)到 降低測(cè)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(gè)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(cè)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(jí)制冷裝置，這樣就充分的降低測(cè)試儀器11電路模塊的溫度。根據(jù)設(shè)計(jì)井深還可 以增設(shè)制冷裝置，達(dá)到測(cè)試儀器11電路模塊溫度設(shè)計(jì)要求為此。最后一級(jí)(也即末級(jí))制冷裝置的冷凝管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(cāng)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(dòng)此冷凝上方的制冷 片3冷卻冷凝管6使介質(zhì)冷凝，同時(shí)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(cāng)2內(nèi)，由溫度 感應(yīng)片7為控制電路提供儀器倉(cāng)2內(nèi)溫度信號(hào)，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(shí)際工作過程將需要冷卻的測(cè)試儀器11裝入定制的儀器倉(cāng)2中并和制冷裝置連 接，在地面設(shè)置好儀器倉(cāng)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(jī)供電，當(dāng)儀器倉(cāng)2隨鉆井深度增加及測(cè)試儀器11運(yùn)行發(fā)熱，儀器倉(cāng)2內(nèi)溫度 升高，當(dāng)溫度升高到設(shè)定溫度80-100度時(shí)，當(dāng)儀器倉(cāng)2內(nèi)超過設(shè)定溫度時(shí)，溫度感應(yīng)片7向 控制電路發(fā)出儀器倉(cāng)2內(nèi)溫度電信號(hào)，由控制電路協(xié)調(diào)控制所有制冷片3啟動(dòng)，由第一級(jí)制 冷裝置的制冷片3將儀器倉(cāng)2的熱量從下向上單向轉(zhuǎn)移到第一級(jí)制冷裝置的熱管4內(nèi)，第 一級(jí)制冷裝置的熱管4內(nèi)的酒精揮發(fā)后帶著熱量進(jìn)入第一級(jí)制冷裝置的冷凝管6內(nèi)，第一 級(jí)制冷裝置的冷凝管6內(nèi)的熱量再由第二級(jí)制冷裝置的制冷片3傳導(dǎo)給第二級(jí)制冷裝置的 熱管4內(nèi)，第二級(jí)制冷裝置的熱管4內(nèi)的酒精揮發(fā)后再帶著熱量進(jìn)入第二級(jí)制冷裝置的冷 凝管6內(nèi)，第二級(jí)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(cāng)2的熱量由下向上單向?qū)x器倉(cāng)2 的熱量轉(zhuǎn)移走。當(dāng)儀器倉(cāng)2內(nèi)溫度降到設(shè)定的范圍內(nèi)時(shí)，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(shí)由儀器倉(cāng)2的保溫桶5進(jìn)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(xiàng)制冷片3溫度承受范圍為230度，按此溫度計(jì)算能達(dá)到井下7000米左右。綜上所述，該鉆井井下測(cè)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(cāng)2內(nèi)的熱量逐級(jí)移出，使儀器倉(cāng)2內(nèi)的溫度始終保 持在設(shè)計(jì)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(cāng)2，從而達(dá)到單項(xiàng)傳熱的目的。因而增大了測(cè)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(jiǎn)單，成本低，安全可靠。
權(quán)利要求
一種鉆井井下測(cè)試儀單向冷卻裝置，包括真空管(1)，儀器倉(cāng)(2)設(shè)置在真空管(1)下部?jī)?nèi)，儀器倉(cāng)(2)用于放置測(cè)試儀器(11)模塊；依次串接在儀器倉(cāng)(2)上端外的兩級(jí)或更多級(jí)制冷裝置；連接在末級(jí)制冷裝置上方的散熱片(5)；溫度感應(yīng)片(7)和控制電路；其特征在于，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)；所述串接具體為第一制冷裝置的制冷片(3)的冷面與儀器倉(cāng)(2)上端外相粘連，上級(jí)制冷裝置的冷凝管(6)上端與下級(jí)制冷裝置的制冷片(3)的冷面相連，末級(jí)制冷裝置的冷凝管(6)穿出真空管(1)后外套有散熱片(5)；儀器倉(cāng)(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(cè)試儀單向冷卻裝置，其特征在于位于儀器倉(cāng)(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(cè)試儀單向冷卻裝置，其特征在于位于儀器倉(cāng)(2) 外設(shè)置有保溫桶扶正塊(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井井下測(cè)試儀單向冷卻裝置，其特征在于儀器倉(cāng)(2)通 過螺紋連接在內(nèi)抽真空的真空管(1)下部?jī)?nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井井下測(cè)試儀單向冷卻裝置，其特征在于所述制冷劑為 酒精。
全文摘要
一種鉆井井下測(cè)試儀單向冷卻裝置。主要解決現(xiàn)有隨鉆隨測(cè)測(cè)試儀溫度能夠承受范圍較小的問題。其特征在于儀器倉(cāng)(2)置于真空的真空管(1)下部?jī)?nèi)，儀器倉(cāng)(2)上端外至少有一級(jí)制冷裝置；所述制冷裝置制冷片(3)的冷面與儀器倉(cāng)(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(cāng)(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(cè)試儀單向冷卻裝置具有溫度承受范圍大的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B47/00GK101942988SQ20101027270
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者文磊, 金鋒 申請(qǐng)人:北京天形精鉆科技開發(fā)有限公司