CN105089636B - 一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及保温隔热结构领域，具体地指一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶。包括真空胆；所述的真空胆包括同轴布置的内胆和外胆，真空胆的口部和底部分别设置有两个密封圈；所述的外胆套设于内胆外侧，内胆和外胆之间在口部密封焊接，两者之间抽真空形成第一真空隔热层；所述的密封圈的端部焊接在真空胆的口部或底部；所述的外胆上套设有与之同轴但不接触的承压管；所述的承压管两端的内侧分别焊接在两个密封圈的外侧面上。本装置结构布置简单，承压部件使用的材料价廉易得，安装组合方便，真空胆与承压管的配合能够很好的保证钻井探测仪的正常使用，整个装置的使用也极为方便，具有极大的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及保温隔热结构领域，具体地指一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶。
背景技术
目前，随着石油工业飞速发展，钻井探测的深度在逐渐增加，对于钻井深度的探测要求亦越来越高。钻井探测时，钻井越深，井内空间环境越恶劣，数据显示，当井深超过5000M时，井内温度将达150℃以上，当井深超过7000M时，井内温度将达200℃以上。而普通常用的测井仪正常工作的环境温度不能超过125℃，显然，如果不使用保温隔热设备保护测井仪，测井仪将完全无法正常工作。现有技术通常使用真空保温隔热设备对测井仪进行保护，隔绝井内热量以热传导的方式传递到测井仪上，以免破坏其正常工作环境。
一般使用的保温隔热设备为保温管、保温胆、保温瓶等，通过这些设备套设在受保护的仪器或设备外，避免该仪器或设备直接暴露在恶劣的高温环境下。这种保温隔热结构比较常见，如专利名称为“一种玻璃真空管作为隔热层的保温管套”的专利号为“CN102588710A”的中国发明专利介绍了一种保温管套，该保温管套通过在内管和外管之间设置有多根玻璃真空管，通过玻璃真空管的隔热作用达到保温隔热的目的，该结构操作容易，在两端对玻璃管进行抽真空，即可完成真空隔热层的布置。但是该结构如果应用于钻井探测仪的保护时容易出现以下问题：1、玻璃真空管具有易碎性，当井内压强过大时，玻璃真空管容易破损，使用寿命不长；2、该装置仅能用于长条、线状结构的保温隔热，对于井内空间的探测，该装置的真空玻璃管的两端不容易密封处理；3、该装置的真空玻璃管之间有接触面，且内管与外管之间并不是真空环境，热量还是可以从外管传递到内管上，保温隔热的性能达不到井内探测的要求。
为解决玻璃易损坏的问题，现有技术使用钢结构的真空隔热管代替玻璃真空隔热管。如专利号为“CN1010644372A”的名为“真空复合隔热管”的中国发明专利，该专利介绍了一种真空隔热结构，通过在内管和外管之间设置一层单独的不锈钢或碳钢真空隔热管达到保温隔热的目的，该结构的保温隔热效果取决于真空隔热管的结构性能，且各个部件容易拼装组合，当设备出现损坏时，仅更换真空隔热管即可。但是该结构的真空隔热管存在以下问题：1、实际使用时，该结构的隔热管的壁厚大于等于0.3mm，受制作成本的影响，一般壁厚不能超过1mm，这样厚度的壁材在横向受压的情况下，基本上不能维持原先的状态，容易出现真空腔的破坏。而当探测的井深达到一定程度时，不仅仅井内温度急剧上升，井内的压强也急剧增加。若使用该设备，一旦压强超过一定值，隔热管的内外胆之间就会因为压强太大收缩接触，热量会以热传导的方式迅速传递到保温设备内，导致保温设备的保温性能消失，测量仪直接暴露在井内的高温环境下丧失工作能力；2、该结构的隔热管两端需要固定在整个保温隔热装置上，甚至整个隔热管的侧壁都会与其他部件接触，而热量会迅速的以这些接触部件为介质迅速的传导，导致结构内的温度急剧变化，影响结构内仪器的使用。
真空隔热管受气压的影响，通常在横向上的耐压性能都不好，因此，有专利通过增加真空隔热管横向支撑达到增强隔热管的耐压性能。如专利号为“CN101539346A”的名为“复合式太阳能真空热水保温余水管”的中国发明专利介绍了一种用于太阳能装置的保温设备，该设备分为内管和外管，内管和外管之间抽真空，通过在内、外管之间设置横向的支撑筋条达到增强隔热管的横向耐压性能，另外该设备还通过在内、外管之间增设金属材料进一步增强耐压性能。该装置能够很好的保护太阳能热水器中剩余的余水，达到节能减排的目的，其耐压性能也很好。但是若将其应用于钻进探测仪的保护时，容易出现下列问题：1、该装置主要是通过增加横向的加强筋来增强隔热管的耐压性能，但是加强筋和金属材料的增加无疑会破坏内、外管之间的真空环境，热量还是会通过这些加强筋条传递出来，影响整体结构的保温隔热性能；2、该装置为长管状结构，若应用于钻井探测仪的保护，其两端的密封问题难以解决。
综上所述，对于钻井探测仪的保护，需要开发一种既具有优良的隔热保温效果、还具有耐压性能的保温隔热设备。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术中提到的现有技术的保温隔热设备不能保温隔热和耐压性能同时兼顾的问题，提供一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶。
本发明的技术方案为：一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，其特征在于：包括真空胆；所述的真空胆包括同轴布置的内胆和外胆，真空胆的口部和底部分别设置有两个密封圈；所述的外胆套设于内胆外侧，内胆和外胆之间在口部密封焊接，两者之间抽真空形成真空隔热层；所述的两个密封圈的端部分别焊接在内胆的口部和外胆的底部；所述的外胆上套设有与之同轴但不接触的承压管；所述的承压管两端的内侧分别焊接在两个密封圈的外侧面上。
进一步的所述的密封圈远离真空胆的一端设置有支撑圈；所述的支撑圈为壁厚大于密封圈壁厚的环形空腔结构。
进一步的所述的承压管的端部与支撑圈的侧端密封焊接在一起。
进一步的所述的内胆底部焊接有屏蔽管；所述的屏蔽管布置于内胆底部和外胆底部之间。
进一步的所述的内胆侧壁和外胆侧壁之间设置有起横向支撑作用的导热系数低的支撑块。
进一步的所述的外胆包括上部外胆和底部外胆；所述的上部外胆和底部外胆钎焊密封连接。
进一步的还包括密封塞；所述的密封塞为中间设置有导线通过孔的柱形结构，密封塞的外侧面上设置有外螺纹，支撑圈的内侧设置有与之对应的内螺纹，密封塞通过外螺纹与内螺纹的配合密封连接于支撑圈内。
进一步的所述的支撑圈的内侧设置有不少于两圈的O型密封条；所述的密封塞的圆周侧面上设置有对应密封条的密封槽。
进一步的还包括布置于真空胆内部靠近口部处的吸热筒；所述的吸热筒包括外层和内层，其内外两层之间填充有吸热的相变材料。
进一步的所述的吸热筒和密封塞之间设置有阻热塞；所述的阻热塞布置于真空胆的口部处。
本发明的优点有：1、本装置通过增加密封圈和承压管，将真空胆受到的横向压力进行转移，密封圈和承压管保护真空胆的外胆和内胆使其不受压力作用，装置的耐压性能更好，能够更好的应用于钻井探测中；
2、本装置使用的密封圈和承压管的结构简单，取材便捷，安装焊接方便，在保证装置具有良好的耐压性能时，还能够大幅度的降低承压部件的成本；
3、本装置使用的承压管不与真空胆接触，因此热量无法通过热传导的方式传递，避免了因为承压管受热温度上升而影响真空胆保温效果的情况发生；
4、本装置通过增设壁厚大于密封圈壁厚的支撑圈来提高整个装置的耐压性能，使承压管横向上的压力传递到支撑圈上不会破坏支撑圈和密封圈的形状；
5、本装置通过在内、外胆之间增设屏蔽管，屏蔽管的表面能够反射大部分的辐射热量，进一步增强真空胆的保温隔热效果；
6、本装置通过增加吸热筒吸收真空胆口部连接处的热量，能够很好的解决真空胆口部位置热量容易传递不易保持真空胆内空间工作环境的问题，吸热筒中的相变材料能够快速吸收口部热量，降低真空胆内外之间的热量传递效率；
7、本装置在真空胆的口部处增设阻热塞，阻热塞为导热性能差的材料制作而成，能够进一步增强真空胆口部和外界之间的热量传递；
8、本装置在真空胆的内胆和外胆之间设置支撑块，支撑块能够增强内胆和外胆之间横向抗压能力，另外支撑块也是使用导热系数低的材料制作而成，不会影响内胆和外胆的保温隔热效果；
9、本装置结构布置简单，承压部件使用的材料价廉易得，安装组合方便，真空胆与承压管的配合能够很好的保证钻井探测仪的正常使用，整个装置的使用也极为方便，具有极大的推广价值。
附图说明
图1：本发明径向的剖面图(带密封塞、阻热塞和吸热筒)；
图2：本发明径向的剖面图(不带密封塞、阻热塞和吸热筒)；
其中：1—内胆；2—外胆；3—密封圈；4—承压管；5—支撑圈；6—屏蔽管；7—支撑块；8—密封塞；9—通过孔；10—内螺纹；11—密封条；12—密封槽；13—吸热筒；14—相变材料；15—阻热塞；16—真空隔热层；2.1—上部外胆；2.2—底部外胆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1～2，一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，本实施例的保温瓶包括承压部分和保温部分，其中保温部分包括真空胆。如图2所示，真空胆包括同轴布置的内胆1和外胆2，外胆2套设于内胆1外侧，内胆1和外胆2之间在口部密封焊接，两者之间抽真空形成真空隔热层16，内胆1和外胆2组合形成真空胆，通过真空隔热层16能够很好的达到隔热保温的效果。
内胆1侧壁和外胆2侧壁之间设置有起横向支撑作用的导热系数低的支撑块7，支撑块7热传导的作用很小，仅仅是布置于内胆1和外胆2之间起支撑两者的作用，缓解因为抽真空外部气压的反作用力。
内胆1和外胆2之间还设置有屏蔽管6，屏蔽管6布置于内胆1和外胆2之间，屏蔽管6布置于真空隔热层16内能够反射大部分的热辐射，阻挡隔绝以热辐射的方式传递的热量。
外胆2包括上部外胆2.1和底部外胆2.2，上部外胆2.1和底部外胆2.2在拐角处焊接在一起，焊接方式为钎焊连接，保证焊接的密封性，确保真空隔热层16的完整性。
真空胆的口部和底部两端设置有两个密封圈3，密封圈3为环形的空腔结构，密封圈3的端部分别焊接在真空胆的口部和底部，密封圈3与真空胆同轴布置，密封圈3的径向直径大于外胆2的径向直径，即密封圈3的外侧面超出外胆2的外侧面，密封圈3的外侧面上焊接有承压管4。
如图2所示，承压管4的两端焊接在密封圈3的外侧面上，承压管4的内侧面与外胆2之间有间隙，两者不接触，避免热量的传递。实际使用时，整个装置受到的横向(指垂直承压管4轴向的方向)压力由承压管4承担，避免外部压力直接作用在真空胆上。承压管4受到的横向压力从其两端传递到密封圈3上，由密封圈3来承担。承压管4还能保护真空胆不受碰撞，避免钻井内复杂环境对真空胆的破坏。
为了进一步分担横向的压力，密封圈3远离真空胆的一端设置有支撑圈5，支撑圈5为壁厚大于密封圈3壁厚的环形空腔结构，结构稳定性更好，承压管4的端部与支撑圈5的侧端密封焊接在一起。支撑圈5为环形的空腔结构，与密封圈3同轴布置。
真空胆使用时，需要对真空胆的口部进行密封处理。因此，真空胆的口部处设置有密封塞8，密封塞8为中间设置有导线通过孔9的柱形结构，密封塞8的外侧面上设置有外螺纹，支撑圈5的内侧设置有与之对应的内螺纹10，密封塞8通过外螺纹与内螺纹10的配合密封连接于支撑圈5内。使用时，将测井仪放置于真空胆内，将测井仪的导线穿过密封塞8上的通过孔9，旋拧密封塞8使其固定在支撑圈5内。
密封塞8与支撑圈5的连接并不是完全密封，为了进一步密封，支撑圈5的内侧设置有不少于两圈的O型密封条11，密封塞8的圆周侧面上设置有对应密封条11的密封槽12。实际使用时，密封塞8旋拧固定在支撑圈5上后，密封条11卡合进入到密封槽12内，与密封槽12紧密配合连接。
真空胆的口部处是整个装置保温隔热的薄弱点，为了防止外部热量由这部分结构传递到真空胆内影响测井仪的工作环境，本实施例在内胆1的口部处设置有吸热筒13，吸热筒13包括外层和内层，其内外两层之间填充有吸热的相变材料14。通过相变材料14能够快速的将钻井内传递到真空胆口部处的热量吸收掉，不会影响真空胆内的温度变化。
本实施例在密封塞8和吸热筒13之间设置有阻热塞15，阻热塞15布置于真空胆的口部处，阻热塞15能够进一步隔热外界的热传导，防止影响真空胆内的温度变化。阻热塞15使用导热系数低的材料制作而成，密封塞8、吸热筒13和阻热塞15与真空胆同轴，其轴线处设置有贯通的导线通孔，便于测井仪的安装。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，其特征在于：包括真空胆；所述的真空胆包括同轴布置的内胆(1)和外胆(2)，真空胆的口部和底部分别设置有两个密封圈(3)；所述的外胆(2)套设于内胆(1)外侧，内胆(1)和外胆(2)之间在口部密封焊接，两者之间抽真空形成真空隔热层(16)；所述的两个密封圈(3)的端部分别焊接在内胆(1)的口部和外胆(2)的底部；所述的外胆(2)上套设有与之同轴但不接触的承压管(4)；所述的承压管(4)两端的内侧分别焊接在两个密封圈(3)的外侧面上。
2.如权利要求1所述的一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，其特征在于：所述的密封圈(3)远离真空胆的一端设置有支撑圈(5)；所述的支撑圈(5)为壁厚大于密封圈(3)壁厚的环形空腔结构。
3.如权利要求1所述的一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，其特征在于：所述的承压管(4)的端部与支撑圈(5)的侧端密封焊接在一起。
4.如权利要求1所述的一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，其特征在于：所述的内胆(1)底部焊接有屏蔽管(6)；所述的屏蔽管(6)布置于内胆(1)底部和外胆(2)底部之间。
5.如权利要求4所述的一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，其特征在于：所述的内胆(1)侧壁和外胆(2)侧壁之间设置有起横向支撑作用的导热系数低的支撑块(7)。
6.如权利要求5所述的一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，其特征在于：所述的外胆(2)包括上部外胆(2.1)和底部外胆(2.2)；所述的上部外胆(2.1)和底部外胆(2.2)在拐角处钎焊密封连接。
7.如权利要求1所述的一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，其特征在于：还包括密封塞(8)；所述的密封塞(8)为中间设置有导线通过孔(9)的柱形结构，密封塞(8)的外侧面上设置有外螺纹，支撑圈(5)的内侧设置有与之对应的内螺纹(10)，密封塞(8)通过外螺纹与内螺纹(10)的配合密封连接于支撑圈(5)内。
8.如权利要求7所述的一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，其特征在于：所述的支撑圈(5)的内侧设置有不少于两圈的O型密封条(11)；所述的密封塞(8)的圆周侧面上设置有对应密封条(11)的密封槽(12)。
9.如权利要求1所述的一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，其特征在于：还包括布置于内胆(1)内部靠近口部处的吸热筒(13)；所述的吸热筒(13)内填充有吸热的相变材料(14)。
10.如权利要求9所述的一种钻探用耐高温高压的真空保温瓶，其特征在于：所述的吸热筒(13)和密封塞(8)之间设置有阻热塞(15)；所述的阻热塞(15)布置于内胆(1)的口部处。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200702 Address after: 438000 Tang Road, Huangzhou Industrial Park, Huanggang, Hubei, five Patentee after: HUBEI GUIZU VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 438000 Tang Road, Huangzhou Industrial Park, Huanggang, Hubei, five Patentee before: HUBEI SALNNER VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A vacuum thermos with high temperature and high pressure resistance for drilling Effective date of registration: 20220120 Granted publication date: 20180615 Pledgee: Bank of China Limited Huanggang branch Pledgor: HUBEI GUIZU VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022420000022 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230918 Granted publication date: 20180615 Pledgee: Bank of China Limited Huanggang branch Pledgor: HUBEI GUIZU VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022420000022 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A high-temperature and high-pressure resistant vacuum insulation bottle for drilling Granted publication date: 20180615 Pledgee: Bank of China Limited Huanggang branch Pledgor: HUBEI GUIZU VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980006732 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |