一种钻井工具内部电路降温系统技术方案

本发明专利技术属于电路降温技术领域，尤其为一种钻井工具内部电路降温系统，包括承载本体，在承载本体内部设置有贯通流道，在贯通流道中设有多段安装轴，该钻井工具内部电路降温系统的气体压缩机、高压气体管路、电子器件散热区、气体膨胀部件设于相应的安装轴中，便于各组成部分在贯通流道中的安装和拆卸，且各部件在贯通流道中安装稳固，能够保持长期、稳定的工作状态，因此，相对于根据逆斯特林原理设计的降温系统，该钻井工具内部电路降温系统的工作状态更稳定，使用寿命更长，也便于维护。该钻井工具内部电路降温系统通过涡轮转子持续驱动气体压缩机工作，所以能够循环、持续的对电子器件散热区降温，降温效率高，降温效果好。降温效果好。降温效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井工具内部电路降温系统


[0001]本专利技术属于电路降温
，具体涉及一种钻井工具内部电路降温系统。

技术介绍

[0002]在油气开发领域，是通过钻杆进行探测、钻进作业，在油气开发钻具内部一般设有信息监测器件，比如井斜角传感器、磁力计、速度传感器、泥浆脉冲发生器等，这些信息监测模块为钻杆的操控提供参考，由于这些信息监测模块为电子设备，在工作过程中会发热，导致钻杆中的电路容易处于高温环境中，使得电路板、监测器件会因为温度过高而烧毁或者寿命降低，需要频繁维护，耽误油气开发进度。本专利技术不涉及井下工具功能性电路设计技术，本专利技术的创新设计为任意井下电路提供降温服务。
[0003]现有技术中，公开号为CN111212548A的中国专利文献记载了一种随钻仪器电路系统磁极驱动降温系统及方法，其通过逆斯特林循环原理设计，其采用压缩气缸磁极作为动力进行工质的压缩，动力弱、工作效率低，降温效果不好，并且使用的活动密封塞会发生磨损，这也是逆斯特林降温装置的普遍缺点，容易损坏元器件。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种钻井工具内部电路降温系统，解决现有技术中钻具内部电路的散热效率低、维护不便的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：提供一种钻井工具内部电路降温系统，包括承载本体，所述承载本体内部设置有贯通流道，在所述贯通流道中设有气体压缩机和涡轮转子，所述涡轮转子驱动连接到所述气体压缩机的动力输入端，当所述贯通流道中通入液体介质，能够驱动所述涡轮转子带动所述气体压缩机工作；所述气体压缩机的气体出口通过气体膨胀部件连通到所述电子器件散热区，所述电子器件散热区与所述气体压缩机的气体入口连通。
[0006]具体的，所述气体压缩机的气体出口连通有高压气体管路，在所述贯通流道中设有电子电路仓，所述电子电路仓中包含电子器件散热区，所述高压气体管路下端通过气体膨胀部件连通到所述电子器件散热区，所述电子器件散热区通过气体回流通道连通到所述气体压缩机的气体入口再次重新循环。需要说明的是，所述气体在高压气体管路、气体压缩机、气体膨胀部件、电子器件散热区内不断循环，用于为电子器件降温。所述流道中流过的钻井循环介质与所述气体隔离。
[0007]优选的，在所述贯通流道中由下至上依次设有第一安装骨架、第二安装骨架、第一安装轴和第二安装轴，其中，所述电子器件散热区位于所述第一安装骨架外周面与所述贯通流道内壁面之间或设置于所述第一安装骨架中的容置空间内；所述第二安装骨架内部布置有散热片；具体的，所述电子器件散热区位于所述第一安装骨架外周面与所述贯通流道内壁面之间；所述高压气体管路设置在所述第二安装骨架内部，并沿所述高压气体管路布置有散热片；所述
气体压缩机设置在所述第一安装轴中；在所述第二安装轴外部设有第一套筒，所述第二安装轴中空，其内部设有连接到所述气体压缩机的动力输入端的连接轴，所述涡轮转子安装在所述第一套筒外壁上，所述第一套筒内上下端与所述第二安装轴之间分别设有第一轴承和第二轴承，所述连接轴通过磁离合器实现与所述第一套筒之间的传动，所述磁离合器包括设置在所述连接轴顶部的磁离合副边，以及设置在所述第一套筒内部对应位置的磁离合原边。
[0008]所述第一安装轴和第二安装轴为承压壳体，一般优选为圆柱状壳体，但也不排除其他形状。需要说明的是第一安装骨架、第二安装骨架、第一安装轴和第二安装轴形成的密闭空间将循环气体与贯通流道中的钻井循环介质隔离，使气体不受到污染。
[0009]优选的，在所述贯通流道中位于所述涡轮转子上方设有涡轮定子，所述第二安装轴顶部插接有第三安装轴，所述涡轮定子设置在所述第三安装轴外周；所述第三安装轴顶部插接有第四安装轴，所述第三安装轴和第四安装轴中设有连通的第一中心孔，所述第一中心孔中用于穿设控制所述磁离合器的电路，并在所述第四安装轴顶部设有插电接头。
[0010]优选的，在所述贯通流道上部设有上下螺接的第二套筒和第三套筒，所述涡轮定子、第三安装轴、第四安装轴位于所述第二套筒和第三套筒中，且所述涡轮定子的大小与所述第三套筒内径相匹配，所述第二套筒上部为第一扩径部，在所述贯通流道内壁对应设有支撑所述第一扩径部的第一台阶。
[0011]优选的，所述第二安装骨架底部为匹配安装在所述贯通流道中的第二扩径部，在所述第二扩径部一侧设有偏心孔，所述贯通流道顶部、所述第二套筒和第三套筒与所述第三安装轴和第四安装轴之间的环形间隙、所述第一安装轴与所述承载本体之间的环形间隙、所述第二安装骨架上部与所述承载本体之间的环形间隙、所述偏心孔、所述第一安装骨架的内部孔以及所述贯通流道底部构成所述流道。
[0012]优选的，在所述第一安装轴中设有容纳套，所述气体压缩机设置在所述容纳套中，所述容纳套顶部设有轴承座，在所述轴承座中设有第三轴承，所述连接轴底部设置在所述第三轴承中。
[0013]优选的，所述气体压缩机的气体出口通过轴套组件连通到所述高压气体管路的入口，所述轴套组件包括对接在所述第二安装骨架顶部的底座，所述第一安装轴底部插接在所述底座上部，所述底座中设有T形孔，所述T形孔中设有第一T形轴，该第一T形轴底部插接在所述第二安装骨架顶部；在所述第一安装轴内底部设有第二台阶，所述第二台阶上设有T形轴套，所述T形轴套中设有第二T形轴，所述第一T形轴和第二T形轴中设有连通的第二中心孔，所述气体压缩机的气体出口与所述第二中心孔连通。
[0014]优选的，在所述贯通流道内底部设有第三台阶，所述第三台阶上设有中空座，所述第一安装骨架底部插接在所述中空座上。
[0015]优选的，所述气体膨胀部件为气体旋流器、气体节流阀、气体膨胀阀、气体膨胀涡轮或气体膨胀叶轮；所述气体压缩机为气体加压泵或气体加压涡轮；所述气体压缩机中循环气体为氢气、氩气、氮气、氦气或二氧化碳。
[0016]优选的，所述承载本体采用内部设有空腔的钻铤，所述气体回流通道设置在所述承载本体的侧壁中。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
1.该钻井工具内部电路降温系统包括承载本体，在承载本体内部设置有贯通流道，在贯通流道中设有气体压缩机，气体压缩机的气体出口连通有高压气体管路，在贯通流道中设有电子器件散热区，高压气体管路下端通过气体膨胀部件连通到电子器件散热区，电子器件散热区通过气体回流通道连通到气体压缩机的气体入口，从而实现气体降温介质的循环，在贯通流道中还设有涡轮转子，涡轮转子驱动连接到气体压缩机的动力输入端，当贯通流道中通入液体介质，能够驱动涡轮转子带动气体压缩机工作，从而促使气体降温介质再气体压缩机的驱动下循环，实现对电子器件散热区的降温。
[0018]2.在贯通流道中设有多段安装轴，该钻井工具内部电路降温系统的气体压缩机、高压气体管路、电子器件散热区、气体膨胀部件设于相应的安装轴中，便于各组成部分在贯通流道中的安装和拆卸，且各部件在贯通流道中安装稳固，能够保持长期、稳定的工作状态，因此，相对于根据逆斯特林原理设计的降温系统，该钻井工具内部电路降温系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井工具内部电路降温系统，其特征在于，包括承载本体，所述承载本体内部设置有电子器件散热区和贯通流道，在所述贯通流道中设有气体压缩机和涡轮转子，所述涡轮转子驱动连接到所述气体压缩机的动力输入端，当所述贯通流道中通入液体介质，能够驱动所述涡轮转子带动所述气体压缩机工作；所述气体压缩机的气体出口通过气体膨胀部件连通到所述电子器件散热区，所述电子器件散热区与所述气体压缩机的气体入口连通。2.根据权利要求1所述的钻井工具内部电路降温系统，其特征在于：在所述贯通流道中由下至上依次设有第一安装骨架、第二安装骨架、第一安装轴和第二安装轴，其中，所述电子器件散热区位于所述第一安装骨架外周面与所述贯通流道内壁面之间或设置于所述第一安装骨架中的容置空间内；所述第二安装骨架内部布置有散热片；所述气体压缩机设置在所述第一安装轴中；在所述第二安装轴外部设有第一套筒，所述第二安装轴中空，其内部设有连接到所述气体压缩机的动力输入端的连接轴，所述涡轮转子安装在所述第一套筒外壁上，所述第一套筒内上下端与所述第二安装轴之间分别设有第一轴承和第二轴承，所述连接轴通过磁离合器接收所述第一套筒传递的动能，所述磁离合器包括设置在所述连接轴顶部的磁离合副边，以及设置在所述第一套筒内部对应位置的磁离合原边。3.根据权利要求2所述的钻井工具内部电路降温系统，其特征在于：在所述贯通流道中位于所述涡轮转子上方设有涡轮定子，所述第二安装轴顶部插接有第三安装轴，所述涡轮定子设置在所述第三安装轴外周；所述第三安装轴顶部插接有第四安装轴，所述第三安装轴和第四安装轴中设有连通的第一中心孔，所述第一中心孔中用于穿设控制所述磁离合器的电路，并在所述第四安装轴顶部设有插电接头。4.根据权利要求3所述的钻井工具内部电路降温系统，其特征在于：在所述贯通流道上部设有上下螺接的第二套筒和第三套筒，所述涡轮定子、第三安装轴、第四安装轴位于所述第二套筒和第三套筒中，且所述涡轮定子的大小与所述第三套筒内径相匹配，所述第二套筒上部为第一扩径部，在所述贯通流道内壁对应设有支撑所述第一扩径部的第一台阶。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐梓辰，
申请(专利权)人：蓝土地能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：