一种井下电路多点降温导冷装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种井下电路多点降温导冷装置及方法，属于钻探技术领域，该装置包括钻铤本体，其侧壁设置舱体，用于放置井下电路、降温装置、热端传热装置、柔性导冷装置；井下电路，用于控制或测量各种随钻工程参数；降温装置，用于产生降低井下电路温度所需的制冷量；热端传热装置，用于将降温装置运行过程中产生的热量和从井下电路上吸收的热量高效向外界环境耗散；柔性导冷装置，通过自身柔韧、高导热率特性，将降温装置产生的冷量高效传递到井下电路不耐高温的元器件上。本发明专利技术还公开了一种井下电路多点降温导冷方法。本发明专利技术的技术方案能够提高井下电路抗高温能力，保障正常施工，适合推广应用。适合推广应用。适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种井下电路多点降温导冷装置及方法


[0001]本专利技术涉及钻探
，特别涉及一种井下电路多点降温导冷装置及方法。

技术介绍

[0002]油气井井眼的形成，是通过钻柱旋转或是井下动力钻具带动钻头切削地下岩层而产生的。为保障安全、高效钻井施工，需要在钻进的同时，连续不断地检测近钻头处的钻压、扭矩、环空水眼压力、温度等工程参数。而为实现这些随钻工程参数的获取，需要在钻柱底部、近钻头附近安装各种工程参数测量电路或传感器。
[0003]随着国家对能源需求的增大，深层油气资源的勘探开发已成为增储上产的重要领域。但是，在向深层钻进过程中，地层高温超过了随钻工程参数测量系统不耐高温元器件的温度，使其发生故障、甚至失效。一般来说，高温诱发元器件失效有两种模式：1)当元器件工作时，自身温升产生的热应力降低了其使用寿命；2)当深层环境温度达到一个临界值时，元器件就会发生破坏。由过热引发的失效，不仅导致更换失效元器件增加成本，而且缺乏耐高温的电子元器件，无法应对更深层油气资源的勘探开发需求。
[0004]当前，国家已将油气井井下工具抗高温技术列为突破深层、超深层油气资源高效勘探和效益开发的关键核心技术。因此，提高随钻工程参数测量系统不耐高温元器件的抗高温性能是重要的、也是迫切需求的。现有技术中，亟需一种井下电路多点降温导冷装置及方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的常规随钻工程参数测量系统部分元器件不耐高温的缺陷，提供一种井下电路多点降温导冷装置及方法，该技术方案是依靠随钻降温装置产生制冷量，通过柔性导冷装置将冷量高效传递到井下电路不耐高温元器件上，进而达到井下电路整体抗高温的能力。
[0006]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0007]一方面，本发的实施例中提供了一种井下电路多点降温导冷装置，包括钻铤本体、井下电路、降温装置、热端传热装置、柔性导冷装置；
[0008]所述钻铤本体通过丝扣与上下钻具进行连接；
[0009]所述钻铤本体侧壁开设冷端舱体和热端舱体；
[0010]所述冷端舱体放置降温装置冷端、柔性导冷装置和井下电路；降温装置冷端、柔性导冷装置和井下电路为串联连接；降温装置冷端产生的冷量，通过柔性导冷装置传递到井下电路不同元器件上，为井下电路不耐高温元器件进行降温；
[0011]所述热端舱体放置降温装置热端、热端传热装置；热端传热装置内表面与降温装置热端接触；热端传热装置外表面与钻铤本体接触；降温装置产生的热量，通过热端传热装置传递到钻铤本体上；
[0012]钻铤本体，其侧壁设置舱体，用于放置井下电路、降温装置、热端传热装置、柔性导
冷装置；
[0013]井下电路，用于控制或测量各种随钻工程参数，其包含不耐高温元器件；
[0014]降温装置，用于产生降低井下电路不耐高温元器件温度所需的制冷量；
[0015]热端传热装置，用于将降温装置运行过程中产生的热量和从不耐高温元器件上吸收的热量高效向外界环境耗散；
[0016]柔性导冷装置，用于将降温装置产生的冷量高效地传递到井下电路不耐高温的元器件上；
[0017]在本专利技术较佳的实施例中，所述钻铤本体侧壁设置两个舱体，两个舱体之间有通孔连接；其中，一个舱体为热端舱，用于放置所述降温装置热端、所述热端传热装置；另一个舱体为冷端舱，用于放置所述降温装置冷端、所述井下电路、所述柔性导冷装置。
[0018]优选地，所述井下电路，可对钻压、扭矩、环空水眼压力、温度等钻井工程参数进行随钻测量和控制。其中，井下电路存在不耐高温元器件。
[0019]优选地，所述降温装置用于产生降低所述井下电路不耐高温元器件温度所需的制冷量。
[0020]进一步地，所述降温装置，由热端和冷端组成，中间由导管连接。所述降温装置冷端通过所述柔性导冷装置吸收所述井下电路不耐高温元器件的热量，使其温度得到降低；所述降温装置热端将吸收的热量和自身运行产生的热量，通过所述热端传热装置将热量耗散到外界环境。
[0021]优选地，所述降温装置内部充装高压气体制冷工质，因此所述降温装置是一个高压密闭系统。所述降温装置由所述电机通过所述传动装置传递动力。由于所述降温装置为高压密闭系统，因此所述传动装置采用非接触式磁传递技术。所述气体制冷工质采用氦气。所述降温装置采用气体回热式制冷原理。
[0022]优选地，所述热端传热装置由铜箔和钻铤本体组成。所述降温装置热端与所述钻铤在装配过程中，必然存在间隙，为使热量快速耗散到外界环境当中，在间隙处充填铜箔，依靠铜箔薄而柔软特性，消除传热路径上的气隙，增强传热效果；同时，所述钻铤本体为金属材质，自身导热率较高，视为一个大的散热器，在钻井液高速循环过程中，及时将所述降温装置热端的热量耗散到环境当中。
[0023]优选地，所述柔性导冷装置由柔性铜辫和保温材料组成；所述柔性铜辫由导冷头和铜丝组成；所述导冷头材质为铜，具有高导热率，其一端连接所述降温装置冷端，另一端连接所述井下电路不耐高温元器件；所述铜丝，具有柔软和高导热率特性；所述保温材料包裹柔性导冷，减少外界高温的热干扰。所述柔性导冷装置，与所述井下电路不耐高温元器件绝热处理后，完全贴合，实现“点对点”降温策略。
[0024]一种井下电路多点降温导冷方法，其特征在于，包括以下步骤：通过所述降温装置冷端产生冷量、所述柔性导冷装置高效传递冷量，对所述井下电路不耐高温元器件进行温度控制，从而实现一种井下电路多点降温导冷方法。
[0025]具体包括以下步骤：
[0026]步骤1、钻井过程中，井下电机带动传动装置做旋转运动，给降温装置输入机械能，通过功能转换，由降温装置热端产生热量、降温装置冷端产生冷量；
[0027]步骤2、降温装置热端通过热端传热装置，将热量转移到钻铤本体上，再通过钻井
液的循环转移到外界环境当中；
[0028]步骤3、降温装置冷端通过柔性导冷装置，将冷量传递给井下电路不耐高温元器件，降低其自身温度，来实现井下电路整体抗高温的能力。
[0029]本专利技术实施例的有益效果是：
[0030]本专利技术提供了一种井下电路多点降温导冷装置和方法，在高温、超高温地层钻进过程中，由降温装置产生冷量，通过柔性导冷装置将井下电路不耐高温元器件温度降低到自身能承受的温度极限以下，保障正常施工，提高井下电路整体抗高温能力。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0032]图1为本专利技术井下电路多点降温导冷装置的结构示意图；
[0033]图2为柔性导冷装置的结构示意图；
[0034]图3为降温装置的结构示意图；
[0035]图4为不耐高温元器件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下电路多点降温导冷装置，其特征在于，其包括钻铤本体、井下电路、降温装置、热端传热装置、柔性导冷装置，所述降温装置由降温装置热端和降温装置冷端组成；所述钻铤本体通过丝扣与上下钻具进行连接；所述钻铤本体侧壁开设冷端舱体和热端舱体；所述冷端舱体放置降温装置冷端、柔性导冷装置和井下电路；降温装置冷端、柔性导冷装置和井下电路为串联连接；所述热端舱体放置降温装置热端、热端传热装置；热端传热装置内表面与降温装置热端接触；热端传热装置外表面与钻铤本体接触；所述井下电路，用于控制或测量各种随钻工程参数，其包含不耐高温元器件；所述降温装置，用于产生降低井下电路不耐高温元器件温度所需的制冷量；所述热端传热装置，用于将降温装置运行过程中产生的热量和从不耐高温元器件上吸收的热量高效向外界环境耗散；所述柔性导冷装置，用于将降温装置产生的冷量高效传递到井下电路不耐高温的元器件上。2.根据权利要求1所述的一种井下电路多点降温导冷装置，其特征在于，所述钻铤本体侧壁设置两个舱体，两个舱体之间有通孔连接；其中，一个舱体为热端舱，用于放置所述降温装置的热端和所述热端传热装置；另一个舱体为冷端舱，用于放置所述降温装置的冷端、所述井下电路和所述柔性导冷装置。3.根据权利要求1所述的一种井下电路多点降温导冷装置，其特征在于，所述井下电路，对钻井工程参数：钻压、扭矩、环空水眼压力、温度进行随钻测量和控制，其中，井下电路存在不耐高温元器件。4.根据权利要求1所述的一种井下电路多点降温导冷装置，其特征在于，所述降温装置热端和降温装置冷端中间由导管连接，所述降...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘珂，苏义脑，窦修荣，高文凯，艾维平，王家进，张磊，滕鑫淼，王磊，王鹏，曹冲，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：