一种新型超高温防护装置及测井仪器制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种新型超高温防护装置及测井仪器，该防护装置用于保护测井仪器的电路板，防护装置从外由内依次包括：外壳、热障涂层、真空保温瓶和低熔点合金吸热材料层；所述热障涂层涂覆在所述外壳内壁上；所述外壳、真空保温瓶与低熔点合金吸热材料层均为一侧开口的腔体；所述外壳、真空保温瓶与低熔点合金吸热材料层的开口侧设有第一紧固件。上述结构依次设置，当应用于测井仪器时，可有效保护电路板，既能抗压又可以隔热，该装置抗压150MPa，可实现电路板在300℃环境下持续4h工作，对自然伽马、井眼轨迹、井眼温度剖面连续测量。

A New Ultra-high Temperature Protection Device and Logging Instrument

【技术实现步骤摘要】
一种新型超高温防护装置及测井仪器
本专利技术涉及干热岩地热能源领域，特别涉及一种新型超高温防护装置及测井仪器。
技术介绍
随着干热岩等地热资源的开发利用以及地球深部探测的推进，超高温钻探需求日益迫切。在钻探过程中，必须通过测井对钻遇地层的岩性、地层温度梯度、井眼轨迹以及岩体的物理特征等进行测量，但由于干热岩超高温的特点，井下仪器的耐高温问题一直是阻碍超高温测井仪器发展的“卡脖子”问题，研究超高温井下仪器热传导模型及隔热机理对超高温测井仪器的发展具有重要意义。作为中国地质调查局“六大科技攻坚战”之一的“共和盆地干热岩试验性勘查开发”项目，2019-2021年大部分钻井深度超过4000米，井底温度预计将达到260℃，在钻采过程中需要对钻遇地层的岩性、地层温度梯度、井眼轨迹、井底裂隙发育情况等进行测量，因此，满足干热岩钻采需求的超高温测井仪器需求迫切，超高温测井仪器的耐高温问题急需得到解决，研究超高温测井仪器热传导模型及隔热机理对促进超高温测井仪器的发展意义重大。国外现状:国外油气行业采用的耐温指标最高的测井工具是哈里伯顿、贝克休斯和斯伦贝谢等公司研制的超高温系列测井仪器。国外三大测井服务公司部分高温测井设备最高测试指标达到260℃/4h。目前，斯伦贝谢(Schlumberger)公司开发出SlimXtreme测井系统，通过隔热、吸热和液氮冷却系统，实现了260℃、173MPa环境下的矿井测量作业，并在远东地区取得了较好的应用效果，但其耐高温技术细节处于保密状态。国内现状:目前国内测井仪器工作温度普遍较低，超高温测井仪器隔热机理的研究相对薄弱，主要有两方面原因：一是受需求影响，井内温度低于175℃的钻井占比较重，只有在干热岩钻探、深部钻探中才会遇到高温地层，国内对高温测井需求不大，高温测井仪器的研究投入较小，相关测井仪器的耐温指标也普遍低于175℃。二是受到技术限制，超高温电子元器件、超高温液压控制件、超高温传感器技术、超高温隔热材料、超高温密封技术、整机热管理技术、高温系统集成技术等方面，国内技术储备都相对落后，这些跟“高温”相关的“卡脖子”问题严重制约着高温测井仪器的发展。另外，现有技术中，测井仪器中电路部分也往往不耐高温，最高工作温度为210℃，如何能更好的保护电路部分使之正常工作，不易失效；是目前同行从业人员亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于上述制约超高温测井仪器发展，迫切需要找出能够攻克测井仪器耐高温的防护装置或壳体，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种新型超高温防护装置。本专利技术实施例提供一种新型超高温防护装置，用于保护测井仪器的电路板，从外由内依次包括：外壳、热障涂层、真空保温瓶和低熔点合金吸热材料层；其中：所述热障涂层涂覆在所述外壳内壁上；所述外壳、真空保温瓶与低熔点合金吸热材料层均为一侧开口的腔体；所述外壳、真空保温瓶与低熔点合金吸热材料层的开口侧设有第一紧固件。可选地，所述热障涂层与所述真空保温瓶间隔1-5mm。可选地，所述真空保温瓶与所述低熔点合金吸热材料层间隔1-5mm。可选地，所述外壳壁厚5-12mm；所述外壳为钛合金材质或陶瓷。可选地，所述热障涂层厚度为1-4mm，为纳米氧化钇稳定氧化锆。可选地，所述真空保温瓶为双层结构，其壁厚为3-5mm，真空层厚度为3-10mm。可选地，所述低熔点合金吸热材料层为铅锡合金层，厚度为8-12mm，其熔点为190℃。第二方面，本专利技术实施例还提供一种新型超高温测井仪器，包括：测温探头、电路板结构体、隔热体和如上述任一项实施例所述的新型超高温防护装置；所述隔热体位于所述测温探头与所述电路板结构体之间；所述测温探头的引线穿过所述隔热体与所述电路板结构体连接；所述防护装置套设在所述电路板结构体和隔热体的外周。可选地，所述测温探头与所述电路板结构体连接处设有第二紧固件；所述防护装置的第一紧固件与所述第二紧固件适配连接。可选地，所述第一紧固件为内螺纹紧固件，所述第二紧固件为外螺纹紧固件；或所述第一紧固件为外螺纹紧固件，所述第二紧固件为内螺纹紧固件。本专利技术实施例提供的一种新型超高温防护装置，用于保护测井仪器的电路板，其从外由内依次包括：外壳、热障涂层、真空保温瓶和低熔点合金吸热材料层；所述热障涂层涂覆在所述外壳内壁上；所述外壳、真空保温瓶与低熔点合金吸热材料层均为一侧开口的腔体；所述外壳、真空保温瓶与低熔点合金吸热材料层的开口侧设有第一紧固件。上述结构依次设置，当应用于测井仪器时，可有效保护电路板，既能抗压又可以隔热，该装置抗压150MPa，可实现电路板300℃环境下持续4h工作，对自然伽马、井眼轨迹、井眼温度剖面的连续测量。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的新型超高温防护装置的结构剖面示意图；图2为本专利技术实施例提供的外界温度与腔内温度升高的曲线图；图3为本专利技术实施例提供的新型超高温测井仪器的组件结构示意图；附图中，1-外壳、2-热障涂层、3-真空保温瓶、4-低熔点合金吸热材料层、5-第二紧固件；21-测温探头、22-电路板结构体、23-隔热体、24-防护装置、25-第二紧固件。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。参照图1所示，本专利技术实施例提供的一种新型超高温防护装置，用于保护测井仪器的电路板，起到抗压、隔热作用。从外由内依次包括：外壳1、热障涂层2、真空保温瓶3和低熔点合金吸热材料层4。其中，热障涂层2涂覆在外壳1的内壁上；外壳1、真空保温瓶3和低熔点合金吸热材料层4均为一侧开口的腔体；外壳1的腔体容置真空保温瓶3，真空保温瓶3的腔体容置低熔点合金吸热材料层4，最后低熔点合金吸热材料层4的腔体容置电路板结构体22。本实施例中，外壳1在井下环境中，可起到抗压作用，可抵抗150Mpa的压力；热障涂层2可减缓热量的传导，真空保温瓶3也进一步减缓热量的传导；而低熔点合金吸热材料层4的熔点固定，比如为190℃；可根据其厚度的设置，比如10mm，井下环境在260～300℃左右，融化时间在4～8小时左右；融化期间，比如可保证电路板在恒温190℃条件下工作时间持续8小时之久。进一步地，为了便于依次嵌套安装，外壳1、真空保温瓶3与低熔点合金吸热材料层4的开口侧设有第一紧固件5；比如在组装过程中，先安装低熔点合金吸热材料层4，再安装真空保温瓶3，后再安装外壳1。其中，热障涂层2与真空保温瓶3间隔1-5mm，优选3mm；真空保温瓶3与低熔点合金吸热材料层4间隔1-5mm，优选3mm；上述间隔可根据整个超高温防护装置尺寸做适当选择。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型超高温防护装置，用于保护测井仪器的电路板，其特征在于，从外由内依次包括：外壳(1)、热障涂层(2)、真空保温瓶(3)和低熔点合金吸热材料层(4)；其中：所述热障涂层(2)涂覆在所述外壳(1)内壁上；所述外壳(1)、真空保温瓶(3)与低熔点合金吸热材料层(4)均为一侧开口的腔体；所述外壳(1)、真空保温瓶(3)与低熔点合金吸热材料层(4)的开口侧设有第一紧固件(5)。

【技术特征摘要】
1.一种新型超高温防护装置，用于保护测井仪器的电路板，其特征在于，从外由内依次包括：外壳(1)、热障涂层(2)、真空保温瓶(3)和低熔点合金吸热材料层(4)；其中：所述热障涂层(2)涂覆在所述外壳(1)内壁上；所述外壳(1)、真空保温瓶(3)与低熔点合金吸热材料层(4)均为一侧开口的腔体；所述外壳(1)、真空保温瓶(3)与低熔点合金吸热材料层(4)的开口侧设有第一紧固件(5)。2.如权利要求1所述的一种新型超高温防护装置，其特征在于，所述热障涂层(2)与所述真空保温瓶(3)间隔1-5mm。3.如权利要求1所述的一种新型超高温防护装置，其特征在于，所述真空保温瓶(3)与所述低熔点合金吸热材料层(4)间隔1-5mm。4.如权利要求1所述的一种新型超高温防护装置，其特征在于，所述外壳(1)壁厚5-12mm；所述外壳(1)为钛合金材质或陶瓷。5.如权利要求1所述的一种新型超高温防护装置，其特征在于，所述热障涂层(2)厚度为1-4mm，为纳米氧化钇稳定氧化锆。6.如权利要求1所述的一种新型超高温防护装置，其特征在于，所述真空保温瓶(3)为双层结构，其壁厚为3-5mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺云超，翁炜，黄玉文，刘家荣，张德龙，冯美贵，赵志涛，欧阳志勇，杨鹏，徐军军，刘文武，郭坤，李超，郭强，张培丰，朱迪斯，岳伟民，史新慧，王玉超，蒋睿，
申请(专利权)人：北京探矿工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11