Устройство для исследования высокотемпературных скважин
Владельцы патента RU 2386809:
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ-КУБАНЬ" (RU)
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к устройствам для исследования скважин. Техническим результатом изобретения является повышение защиты электронной схемы прибора от поступления тепла по проводникам и надежности работы скважинного прибора в высокотемпературных скважинах. Устройство для исследования высокотемпературных скважин содержит сосуд Дьюара, пробку, теплопоглотитель и шасси с электронной схемой. Теплопоглотитель выполнен в виде стакана с отверстиями в дне и крышке стакана. Внутренний объем стакана заполнен веществом с малой температурой плавления и большой удельной теплотой плавления. Внутри стакана установлены две втулки диаметром, равным внутреннему диаметру стакана. Втулки имеют отверстия по числу проводников, протянутых сквозь отверстия параллельно друг другу. В промежутках между первой втулкой и дном стакана и между второй втулкой и крышкой стакана расположены слои термостойкого герметизирующего состава. 2 ил.
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к устройствам для исследования скважин.
Известны устройства для исследования высокотемпературных скважин, в которых электронные схемы выполнены на электровакуумных лампах, температура применения которых достигает 200-250°С (1) (Геофизические методы исследования скважин. М., Недра, 1983 г., с.327-341).
Недостаток данных устройств заключается в том, что большие габариты ламп не позволяют строить многофункциональные схемы с элементами вычислительной техники из-за ограниченности габаритов скважинных приборов, а большое потребление их не позволяет применять такие схемы в скважинных приборах с автономным питанием. Поэтому скважинные приборы со схемами на электровакуумных лампах реализуют, как правило, только один-два геофизических метода исследования скважин и не применяются в комплексной скважинной аппаратуре, реализующей большое количество геофизических методов.
Наиболее близкими к заявляемому устройству являются устройства, в которых электронные схемы выполняются на полупроводниковых приборах, позволяющих строить многофункциональные схемы, работающие при относительно невысокой скважинной температуре (~+125°С), а защита схем от воздействия высокой температуры осуществляется с помощью тепловых экранов в виде сосудов Дьюара. В этом случае приток внешнего тепла к электронной схеме происходит через поверхность сосуда Дьюара, через пробку, закрывающую открытый конец сосуда Дьюара, и теплопоглотитель с материалом с большой теплоемкостью, а также по проводникам, проходящим сквозь пробку и теплопоглотитель от скважинных датчиков к электронной схеме (2) (НТВ «Каротажник», вып.12 (153), Тверь, 2006 г. с.11-55).
В комплексной аппаратуре для контроля за разработкой месторождений основной приток тепла происходит по этим проводникам, внешние концы которых нагреваются до скважинной температуры (~+200°С), так как проводники выполняются из меди, имеющей высокую теплопроводность.
Проводники в виде жгута проходят к электронной схеме по сквозному отверстию в теплопоглотителе. Теплопоглотитель выполнен в виде внешнего стакана, контактирующего с внутренней поверхностью сосуда Дьюара, и внутренней трубки для пропуска проводников. Пространство между стаканом и трубкой с торца заглушено крышкой и заполнено материалом с низкой температурой плавления и большой удельной теплотой плавления, например сплавом Розе.
Недостатком прототипа является недостаточный отвод тепла от проводников в интервале теплопоглотителя, который осуществляется в основном за счет контакта поверхности внешних проводников жгута с внутренней трубкой теплопоглотителя. Малая площадь контакта не позволяет эффективно охлаждаться проводниками, поэтому основная часть тепла проходит от нагретых концов проводников к электронной схеме, что снижает надежность работы устройства.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы устройства в высокотемпературных скважинах.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что известное устройство для исследования высокотемпературных скважин, содержащее сосуд Дьюара, пробку, теплопоглотитель и шасси с электронной схемой, причем теплопоглотитель выполнен в виде стакана с отверстиями в дне и крышке стакана, а внутренний объем стакана заполнен веществом с малой температурой плавления и большой удельной теплотой плавления, согласно изобретению внутри стакана установлены две втулки диаметром, равным внутреннему диаметру стакана, имеющие отверстия по числу проводников, протянутых сквозь отверстия параллельно друг другу, а в промежутках между первой втулкой и дном стакана и между второй втулкой и крышкой стакана расположены слои термостойкого герметизирующего состава.
На фиг.1 представлено предлагаемое устройство в разрезе.
На фиг.2 представлено сечение по А-А.
Устройство включает сосуд Дьюара 1, пробку 2 из материала с малой теплопроводностью, например из фторопласта, закрывающую открытый конец сосуда Дьюара, теплопоглотитель, состоящий из стакана 3, крышки 4, дополнительных втулок 5 с направляющими отверстиями, по которым параллельно друг другу проходят проводники 6 от датчиков к расположенной на шасси 7 электронной схемой 8. Пространство между проводниками 6 заполнено теплопоглощающим веществом 9 с малой температурой плавления и большой удельной теплотой плавления, например сплавом Розе, имеющим температуру плавления ~+95°С. Слои термостойкого герметика 10 исключают протекание расплава из корпуса теплопоглотителя.
Устройство работает следующим образом.
Тепло от нагретых концов проводников 6 (показано стрелкой) поступает по проводникам в теплопоглотитель. Благодаря тому что поверхность каждого проводника окружена со всех сторон теплопоглощающим веществом 9, находящимся в исходном твердом состоянии, обеспечивается эффективный отвод тепла от каждого из проводников. При этом температура на концах проводников, подходящих к электронной схеме 8, практически равна температуре теплопоглощающего вещества и повышается с ее увеличением. При достижении теплопоглощающим веществом температуры плавления (~+95°) происходит фазовый переход из твердого состояния в жидкое, сопровождающийся поглощением большого количества тепла. При этом температура вещества, а следовательно, и температура проводников остается постоянной. Так как площадь контакта каждого из проводников с теплопоглощающим веществом 9 не указывается, то и температура проводников на выходе из теплопоглотителя будет сохраняться постоянной в течение длительности фазового перехода.
Предлагаемое устройство по сравнению с устройством-прототипом позволяет обеспечить повышенную защиту от поступления тепла по проводникам к электронной схеме, что обеспечивает повышенную надежность работы скважинного прибора в высокотемпературных скважинах.
Устройство для исследования высокотемпературных скважин, содержащее сосуд Дьюара, пробку, теплопоглотитель и шасси с электронной схемой, причем теплопоглотитель выполнен в виде стакана с отверстиями в дне и крышке стакана, а внутренний объем стакана заполнен веществом с малой температурой плавления и большой удельной теплотой плавления, отличающееся тем, что внутри стакана установлены две втулки диаметром, равным внутреннему диаметру стакана, имеющие отверстия по числу проводников, протянутых сквозь отверстия параллельно друг другу, а в промежутках между первой втулкой и дном стакана и между второй втулкой и крышкой стакана расположены слои термостойкого герметизирующего состава.
