用于井下烧瓶装电子器件的热屏障制造技术

本发明专利技术涉及一种装置，该装置包括与井下工具相关联并被构造成用于热隔离热敏部件的组件。该组件的部件包括：热壳体；在热壳体内部的底座；安装在底座上的至少一个热敏部件；和将底座连接到工具的隔热支撑件。该隔热支撑件包括：具有第一端部和与第一端部相对的第二端部的细长隔热件，该隔热件在第一端部处连接到工具并在第二端部处连接到底座；和在第二端部处热耦合到细长隔热件的散热器。细长隔热件的第二端部可在散热器与除散热器之外的部件之间包括仅热耦合点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于井下烧瓶装电子器件的热屏障
在一个方面，本公开整体涉及热隔离在地层的钻孔的井下应用中使用的热敏部件。
技术介绍
用于各种目的的钻井是人们所熟知的。可出于地热目的而钻探此类井，以生产烃类(例如油和气)、生产水等。井深度可在数千英尺至25,000英尺或更深的范围内。在钻井期间和之后使用的井下工具通常结合有各种传感器、仪器和控制设备，以便执行任何数量的井下操作。因此，工具可包括用于地层评估、流体分析、监测和控制工具本身等的传感器和/或电子器件。钻孔温度可从环境温度变化至最高约500°F(260℃)，并且压力从大气压变化至最高约30,000psi(206.8兆帕斯卡)。诸如这些的温度和压力条件可对在井下使用的仪器具有不利影响。对于具有电子部件的工具而言，热量可能是尤其不期望的。钻孔中升高的温度(“井下热”)可导致热敏电子部件不准确地工作或甚至失效。用于应对井下热的一种历史方法是避免它。例如，在本领域中已知的是，包括分布在井筒的油井中的多个温度传感器的系统(其中传感器中的至少一些位于热影响区域)可使用井下处理器来监测，井下处理器被定位成靠近热影响区域并且基本上在热影响区域的外部，以接收温度测量值并且将温度测量值数字化。如本文所提及的升高的温度(或“热”)条件可被定义为会折损或损害给定工具、设备或仪器的结构完整性、工作效率、工作寿命或可靠性的环境温度。应对井下热的其他方法也是已知的。可用的技术可包括消除进入系统的热量以及使用主动或被动冷却方法来冷却热敏部件。鉴于工作的性质，由于地球温度随着真实深度增加而变得更热，因此第一选项是不可行的。被构造用于主动或被动冷却的工具可在热井下环境中操作，包括测井和钻井操作。
技术实现思路
本公开的各方面包括在与地层相交的钻孔中使用的装置。该装置可包括与井下工具相关联并被构造成用于热隔离热敏部件的组件。该组件可包括部件，该部件包括：热壳体；在热壳体内部的底座；安装在底座上的至少一个热敏部件；和将底座连接到工具的隔热支撑件。底座可基本上仅由隔热支撑件支撑。隔热支撑件可包括：具有第一端部和与第一端部相对的第二端部的细长隔热件，该隔热件在第一端部处连接到工具并在第二端部处连接到底座；和在第二端部处热耦合到细长隔热件的散热器。细长隔热件的第二端部可在散热器与除散热器之外的部件之间包括仅热耦合点。散热器的质心被取向成比第二端部更远离热敏部件。散热器可在细长隔热件的内部。散热器可仅在第二端部处热耦合到细长隔热件。散热器可以是细长的，并且包括耦合到细长隔热件的第二端部的耦合端部以及与耦合端部相对的解耦端部，其中解耦端部与细长隔热件热解耦。解耦端部可被取向成比耦合端部更远离热敏部件。解耦端部可被定位成靠近细长隔热件的第一端部。细长隔热件可包括套筒。散热器的长度可与细长隔热件的长度基本上相同。散热器可为基本上实心的圆柱体。至少一个热敏部件可包括至少一个井下电子部件。细长隔热件可包括所连接构件的网状管。在其他一般实施方案中，装置包括与井下工具相关联并被构造成用于热隔离热敏部件的组件。该组件包括部件，该部件包括：热壳体；在热壳体内部的底座；安装在底座上的至少一个热敏部件；和将底座连接到工具的隔热支撑件。隔热支撑件包括：具有第一端部和与第一端部相对的第二端部的细长隔热件，该隔热件在第一端部处连接到工具并在第二端部处连接到底座。细长隔热件可包括所连接构件的网状管。隔热支撑件可包括在第二端部处热耦合到细长隔热件的散热器。网状管的所连接构件中的大多数可与井下工具的纵向轴线基本上不平行。本公开的一些特征的示例可能在本文中相当宽泛地概括，以便可更好地理解随后对其的详细描述，并且以便可领会它们代表的对本领域的贡献。附图说明为了详细地理解本公开，应结合附图参考以下对实施方案的详细描述，在附图中，相似的元件被赋予相似的数字，其中：图1示出了例示根据本公开的实施方案的井下工具系统的示意图；图2示出了用于将电子器件封装与热隔离的示例性组件；图3示出了根据本公开的实施方案的示例性隔热支撑件的透视图；图4示出了例示根据本公开的实施方案的另外组件的工具示意图。具体实施方式本公开的各方面涉及将井下工具的热敏部件与高温环境热隔离。本公开涉及将热敏部件与井筒环境和/或由井下部件产生的热量隔离的设备和方法。具体地讲，本公开的各方面涉及烧瓶型隔热系统。各方面包括用于研究钻孔或在与地层相交的钻孔中的其他使用的装置。本公开的各方面提供将井下钻孔或测井工具内部的电子器件热隔离的新型方式。本文所公开的实施方案可包括与井下工具相关联并被构造成用于热隔离热敏部件的组件。该组件可包括：热壳体；在热壳体内部的底座；安装在底座上的至少一个热敏部件；和将底座连接到工具的隔热支撑件。在各方面，本公开包括与在地层中钻探钻孔、在与地层相交的钻孔中执行测井等相关的装置。隔热支撑件可包括：具有第一端部和与第一端部相对的第二端部的细长隔热件，该隔热件在第一端部处连接到工具并在第二端部处连接到底座；和在第二端部处热耦合到细长隔热件的散热器。可集成隔热件和散热器。散热器可在靠近第一端部处从细长隔热件热解耦。因此，散热器可在靠近第一端部处与细长隔热件热隔离。细长隔热件的第二端部可在散热器与组件的除散热器之外的部件之间为仅热耦合点。散热器的质心被取向成比第二端部更远离热敏部件。因此，随着工具暴露于升高的温度，细长隔热件经历沿其长度的温度渐变升高，其中第一端部经历比第二端部更大的温度变化(并且更快)。在第二端部处耦合的散热器通过在隔离件的第二端部处有效地吸收热能，从而极大地减少由底座吸收的热能，由此用作由细长隔热件吸收的环境热量的溢出贮存器。术语“热敏部件”(或“热敏感部件”)在下文中将用于指在暴露于高于200摄氏度的温度时性能或完整性劣化的任何工具、电子部件、传感器、电子仪器、结构或材料。出于讨论的目的，如果环境温度折损或损害给定工具、设备或仪器的结构完整性、工作效率、工作寿命或可靠性，则可将井筒视为“热的”。本文所述的技术特别适合用于通过使用可利用本文所述部件的仪器来测量钻井时井下地层或井下流体的特性值，或以其他方式用于执行井下操作。这些值可用于对地层、钻孔和/或流体进行评价和建模，以及用于在地层或钻孔中执行进一步的操作。常规地，使用杜瓦真空型烧瓶(例如，AWS烧瓶或NKW烧瓶式壳体)在短时间段(例如约8小时至10小时)内保护热敏部件免受高井下温度的影响。虽然这些烧瓶提供热屏障，但一些不期望的外部热量可能渗漏到烧瓶中。传统的隔热件基于填充有毡的开槽管进行设计。这种狭槽管设计为热量到达敏感部件提供曲折的路径。除改进的散热器构型之外，根据本公开的实施方案的隔热件可以网状管或圆柱体的形式实现。散热器可插入管内(例如，散热器可被圆柱体环绕)，因此新的隔热件比现有的隔热件更短且更有效。参见图1，示出钢丝线测井工具10被降低到穿透地层13的井筒2中。工具10可被降低到井筒2中并通过载体14(例如，铠装电缆)从井筒中取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在与地层相交的钻孔中使用的装置，所述装置包括：/n与井下工具相关联并被构造成用于热隔离热敏部件的组件，所述组件包括部件，所述部件包括：/n热壳体；/n底座，所述底座在所述热壳体内部；/n至少一个热敏部件，所述至少一个热敏部件安装在所述底座上；/n隔热支撑件，所述隔热支撑件将所述底座连接到所述工具，其中所述隔热支撑件包括：/n细长隔热件，所述细长隔热件具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述隔热件在所述第一端部处连接到所述工具并在所述第二端部处连接到所述底座，和/n散热器，所述散热器在所述第二端部处热耦合到所述细长隔热件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180416 US 15/954,1761.一种在与地层相交的钻孔中使用的装置，所述装置包括：
与井下工具相关联并被构造成用于热隔离热敏部件的组件，所述组件包括部件，所述部件包括：
热壳体；
底座，所述底座在所述热壳体内部；
至少一个热敏部件，所述至少一个热敏部件安装在所述底座上；
隔热支撑件，所述隔热支撑件将所述底座连接到所述工具，其中所述隔热支撑件包括：
细长隔热件，所述细长隔热件具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述隔热件在所述第一端部处连接到所述工具并在所述第二端部处连接到所述底座，和
散热器，所述散热器在所述第二端部处热耦合到所述细长隔热件。


2.根据权利要求1所述的装置，其中所述细长隔热件的所述第二端部在所述散热器与除所述散热器之外的所述部件之间包括仅热耦合点。


3.根据权利要求1所述的装置，其中所述散热器的质心被取向成比所述第二端部更远离所述热敏部件。


4.根据权利要求1所述的装置，其中所述散热器是细长的并且包括：
耦合端部，所述耦合端部耦合到所述细长隔热件的所述第二端部，知
解耦端部，所述解耦端部与所述耦合端部相对并与所述细长隔热件热解耦。


5.根据权利要求4所述的装置，其中所述解耦端部被取向成比所述耦合端部更远离所述热敏部件。


6.根据权利要求4所述的装置，其中所述解耦端部被定位成靠近所述细长隔热件的所述第一端部...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛义德·拉菲，理查德·E·贝利，
申请(专利权)人：贝克休斯控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US