CN105464643B - 一种井下测试仪的耐超低温电路保护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下测试仪的耐超低温电路保护结构，属于煤层气及其它油气井开采井下测试监测技术领域。所述耐超低温电路保护结构包括真空抽气装置、隔温舱式电路筒、下密封接头、上保温体、下保温体及温度压力传感器。通过所述真空抽气装置连接真空抽气机，通过所述真空抽气装置抽出常温、常压下封装在隔温舱式电路筒内的空气，从而降低隔温舱式电路筒内空气密度，减小内外温度传导速率，确保隔温舱式电路筒内接近室温，使处于超低温下的井下测试仪器的电路系统和电池组得到耐温保护，解决煤层气井煤储层相变改造施工中超低温环境下井底地层参数的实时动态监测的技术难题，使电路系统和电池组正常工作。

Description

一种井下测试仪的耐超低温电路保护结构

技术领域

本发明涉及煤层气及其它油气井开采井下测试监测技术领域，特别涉及一种井下测试仪的耐超低温电路保护结构。

背景技术

为了满足油气井的正常生产，需要实时监控井下动态。

目前，采用直读式井下动态监测装置或存储式井下动态监测装置监测井下动态。然而，在煤层气井煤储层相变改造施工中存在超低温环境下井底地层参数的实时动态监测的技术难题。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

目前，直读式井下动态监测装置或存储式井下动态监测装置中的电路系统和电池组的耐高温指标通常是耐150℃，其电路系统和电池组的耐低温指标没有特殊要求，耐低温指标通常指室温。由于上述装置中的电路系统和电池组是在常温、常压下密封装配在电路筒内，因此目前的井下动态监测装置无法满足超低温环境下的测试要求。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种井下测试仪的耐超低温电路保护结构。所述技术方案如下：

一种井下测试仪的耐超低温电路保护结构，所述耐超低温电路保护结构包括真空抽气装置、隔温舱式电路筒、下密封接头、上保温体、下保温体及温度压力传感器，

所述真空抽气装置与所述隔温舱式电路筒相连，通过所述真空抽气装置抽取所述隔温舱式电路筒中的气体，

所述隔温舱式电路筒包括内层筒及外层筒，通过所述内层筒放置所述电路，所述内层筒套装在所述外层筒中，所述内层筒两端均设有扩口，通过所述扩口与所述外层筒固定连接，所述内层筒与所述外层筒之间形成真空的环形空间，

所述隔温舱式电路筒与所述下密封接头相连，

所述上保温体设置在所述真空抽气装置与所述隔温舱式电路筒之间，所述上保温体设有上保温体通道，所述上保温体通道与所述内层筒相通，

所述下保温体设置在所述隔温舱式电路筒与所述下密封接头之间，所述下保温体设有下保温体通道，所述下保温体通道与所述内层筒相通，

所述温度压力传感器设置在所述下密封接头中。

可选地，所述内层筒及所述外层筒均采用相同材质的不锈钢管制成，所述内层筒的壁厚为所述外层筒壁厚的二分之一至三分之二，所述外层筒比所述内层筒长，所述外层筒两端由内至外设置密封面及内螺纹。

可选地，所述真空抽气装置包括上密封接头、丝堵、O形密封圈、阀头、压帽及弹簧，

所述上密封接头内部中空，所述上密封接头内表面包括依次设置的第一内螺纹段、第二内螺纹段、阀座段及通孔段，所述上密封接头外表面设有台阶，

所述丝堵安装在所述第一内螺纹段，所述丝堵与所述上密封接头之间设有所述O形密封圈，所述丝堵的内部设有孔，

所述阀头包括相互连接的头部及柄部，所述头部安装在所述阀座段，所述头部与所述阀座段形成线密封，所述柄部伸入所述孔中，

所述压帽安装在所述第二内螺纹段，

所述弹簧设置在所述柄部外部，并且所述弹簧安装在所述压帽中。

可选地，所述头部为球形，所述阀座为锥面阀座，所述头部的圆弧面与所述阀座的锥面形成线密封。

可选地，所述阀头材料硬度低于所述上密封接头材料硬度。

可选地，所述阀头材料硬度为HB245－255，所述上密封接头材料硬度为HB265－275。

进一步地，所述真空抽气装置还包括金属垫，所述金属垫设置在所述孔底，所述柄部抵顶在所述金属垫上。

可选地，所述柄部与所述金属垫形成金属软接触。

可选地，所述柄部与所述金属垫之间的金属软接触为微小过盈配合，所述微小过盈量为+0.05～+0.10mm。

进一步地，所述的耐超低温电路保护结构还包括密封元件，所述真空抽气装置与所述外筒之间设有所述密封元件，所述外筒与所述下密封接头之间设有所述密封元件。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供的井下测试仪的耐超低温电路保护结构，通过所述真空抽气装置连接真空抽气机，通过所述真空抽气装置抽出常温、常压下封装在隔温舱式电路筒内的空气，从而降低隔温舱式电路筒内空气密度，减小内外温度传导速率，确保隔温舱式电路筒内接近室温，使处于超低温下的井下测试仪器的电路系统和电池组得到耐温保护，解决煤层气井煤储层相变改造施工中超低温环境下井底地层参数的实时动态监测的技术难题，使电路系统和电池组正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例提供的井下测试仪的耐超低温电路保护结构结构图；

图2是本发明实施例提供的真空抽气装置的结构图；

图3是本发明实施例提供的隔温舱式电路筒的结构图。

图中各符号表示含义如下：

10真空抽气装置，

1.丝堵，11孔，

2.金属垫，

3.O形密封圈，

4.压帽，

5.弹簧，

6.阀头，61头部、62柄部，

7.上密封接头，71第一内螺纹段、72第二内螺纹段、73阀座段、74通孔段，

20密封元件，

30上保温体，31上保温体通道，

40隔温舱式电路筒，41内层筒，42扩口，43外层筒，44环形空间，

50下保温体，51下保温体通道，

60下密封接头，

70温度压力传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种井下测试仪的耐超低温电路保护结构，所述耐超低温电路保护结构包括真空抽气装置10、隔温舱式电路筒40、下密封接头60、上保温体30、下保温体50及温度压力传感器70，

如图1所示，所述真空抽气装置10与所述隔温舱式电路筒40相连，通过所述真空抽气装置10抽取所述隔温舱式电路筒40中的气体，

参见图3，所述隔温舱式电路筒40包括内层筒41及外层筒43，通过所述内层筒41放置所述电路，所述内层筒41套装在所述外层筒43中，所述内层筒41两端均设有扩口42，通过所述扩口42与所述外层筒43固定连接，所述内层筒41与所述外层筒43之间形成真空的环形空间44，

如图1所示，所述隔温舱式电路筒40与所述下密封接头60相连，

如图1所示，所述上保温体30设置在所述真空抽气装置10与所述隔温舱式电路筒40之间，所述上保温体30设有上保温体通道31，所述上保温体通道31与所述内层筒41相通，

如图1所示，所述下保温体50设置在所述隔温舱式电路筒40与所述下密封接头60之间，所述下保温体50设有下保温体通道51，所述下保温体通道51与所述内层筒41相通，

如图1所示，所述温度压力传感器70设置在所述下密封接头60中。

如图1所示，本发明提供的井下测试仪的耐超低温电路保护结构，通过所述真空抽气装置10连接真空抽气机，通过所述真空抽气装置10抽出常温、常压下封装在隔温舱式电路筒40内的空气，从而降低隔温舱式电路筒40内空气密度，减小内外温度传导速率，确保隔温舱式电路筒40内接近室温，使处于超低温下的井下测试仪器的电路系统和电池组得到耐温保护，解决煤层气井煤储层相变改造施工中超低温环境下井底地层参数的实时动态监测的技术难题，使电路系统和电池组正常工作。

可选地，参见图3，所述内层筒41及所述外层筒43均采用相同材质的不锈钢管制成，所述内层筒41的壁厚为所述外层筒43壁厚的二分之一至三分之二，所述外层筒43比所述内层筒41长，所述外层筒43两端由内至外设置密封面及内螺纹。

参见图3，所述隔温舱式电路筒40中的外层筒43与内层筒41使用直径不同的两种规格的不锈钢管设计制造，外层筒43是承受外压40MPa、耐温－100℃的不锈钢管，材料是1Cr18Ni9Ti，内层筒41是同种材料的不锈钢管，壁厚是外层不锈钢管厚度的二分之一至三分之二，外层筒43的内径比内层筒41的外径大8～10mm，外层筒43比内层筒41长80～90mm，在内层筒41两端距离端部10～15mm长度加热扩口42，扩口42后的外径与外层筒43内径直径差是0.10～0.15mm。将扩口42后的内层筒41插入外层筒43，居中，分别在两端扩口42部位进行高频焊接。内层筒41与外层筒43之间的环形空间44作真空处理，外层筒43两端设置密封面和内螺纹。

具体地，本实施例中，井下测试仪直径系列是42mm，整体耐压要求40MPa，耐温要求－100℃。

相应地，参见图3，外层筒43材料是1Cr18Ni9Ti，外径是42mm，壁厚是4.5mm，长度是380mm。内层筒41材料是1Cr18Ni9Ti，外径是24mm壁厚2.5mm，长度是300mm。在内层筒41两端距离端部10mm长度加热扩径。外层筒43两端设计密封面D36.5mm，联接内螺纹M36X1.5。

如图2所示，所述真空抽气装置10包括上密封接头7、丝堵1、O形密封圈3、阀头6、压帽4及弹簧5，

所述上密封接头7内部中空，所述上密封接头7内表面包括依次设置的第一内螺纹段71、第二内螺纹段72、阀座段73及通孔段74，所述上密封接头7外表面设有台阶，

本实施例中，所述上密封接头7的左端面设有一个圆柱形的凸台，所述凸台上设计轴向的内联接螺纹即第一内螺纹段71，由所述第一内螺纹段71向内设有尺寸稍小的内联接螺纹即第二内螺纹段72，由所述第二内螺纹段72设置向内设有所述阀座段73及通孔段74，通过所述通孔段74与测试仪器内腔相连通，

所述丝堵1安装在所述第一内螺纹段71，所述丝堵1与所述上密封接头7之间设有所述O形密封圈3，所述丝堵1的内部设有孔11，

所述阀头6包括相互连接的头部61及柄部62，所述头部61安装在所述阀座段73，所述头部61与所述阀座段73形成线密封，所述柄部62伸入所述孔11中，

所述压帽4安装在所述第二内螺纹段72，

所述弹簧5设置在所述柄部62外部，并且所述弹簧5安装在所述压帽4中，所述弹簧5用于所述阀头6的扶正和复位。

具体实例，本实例中：井下测试仪的外径是D42mm，测试仪器耐压60MPa，耐温－100℃。相应的，所述上密封接头7的最大外径是D42mm，两端密封面是D36.5mm，联接螺纹是M36x1.5，所述上密封接头7左端设计的真空抽气装置10的凸台外径是D20mm。

参见图2，真空抽气装置10的工作原理如下：所述真空抽气机的抽气口套在所述上密封接头7的圆柱形凸台的外表面，两者靠胶套密封，启动真空抽气机，所述阀头6离开密封面，将所述上密封接头7另一端的密闭空间的空气抽出。停止抽气，从所述上密封接头7的圆柱形凸台取下真空抽气机，因负压作用，所述阀头6与所述上密封接头7的阀座段73紧密接触密封。所述丝堵1装配所述O形密封圈3，所述丝堵1与所述上密封接头7的第一内螺纹段71联接并紧固密封。

可选地，所述头部61为球形，所述阀座为锥面阀座，所述头部61的圆弧面与所述阀座的锥面形成线密封，所述头部61和所述锥面阀座之间线密封可克服因加工带来的球头面和锥面形状误差和表面粗糙程度对密封效果的影响。

可选地，所述阀头6材料硬度低于所述上密封接头7材料硬度。

更具体地，本实施例中，所述上密封接头7设计有锥形密封面。所述阀头6的外形尺寸小于所述上密封接头7的外形尺寸。所述阀头6的材料硬度略低于所述上密封接头7材的料硬度，有利于所述阀头6因密封压力变化而产生微型变形。上述两种材料硬度不同的密封配合有利于提高密封效果。

本实施例中，优选地，所述阀头6材料硬度为HB245－255，所述上密封接头7材料硬度为HB265－275。

可选地，所述真空抽气装置10还包括金属垫2，所述金属垫2设置在所述孔11底，所述柄部62抵顶在所述金属垫2上。所述金属垫2起缓冲作用，防止所述阀头6的所述柄部62变形，影响密封效果。

优选地，所述金属垫2为紫铜垫。

更具体地，所述柄部62与所述金属垫2形成金属软接触。

更具体地，所述柄部62与所述金属垫2之间的金属软接触为微小过盈配合，所述微小过盈量为+0.05～+0.10mm。

本实施例中，紫铜垫与柄部62的密封为金属软密封，此种密封方式特别有利于高压密封和对密封材料有限制的场合。

本发明所述真空抽气装置10专门用于抽出直读存储式超低温井下动态监测装置的隔温舱式电路筒40内的空气。本发明所述真空抽气装置10的结构设计具有通用性，也可用于有真空度需求的其他设备。

进一步地，如图1所示，所述的耐超低温电路保护结构还包括密封元件20，所述真空抽气装置10与所述外筒之间设有所述密封元件20，所述外筒与所述下密封接头60之间设有所述密封元件20。

所述密封元件20优选O形密封圈。

参见图1，本实施例中，上密封接头的右端面涂抹强力粘结剂乐泰495，粘接上保温体30，上保温体30的材料是聚氨酯隔热材料；上密封接头粘接上保温体30的一端与隔温舱式电路筒40密封联接。其中，上保温体30与隔温舱式电路筒40的外层筒43的直径间隙0.2～0.5mm，插入隔温舱式电路筒40的内层筒41深度5～8mm，直径间隙0.2～0.5mm。

参见图1，本实施例中，下密封接头60的左端面涂抹强力粘结剂乐泰495，粘接下保温体50，下保温体50的材料是聚氨酯隔热材料；下密封接头60粘接下保温体50的一端与隔温舱式电路筒40密封联接。其中，下保温体50与隔温舱式电路筒40的外层筒43直径间隙0.2～0.5mm，插入隔温舱式电路筒40的内层筒41深度5～8mm，直径间隙0.2～0.5mm。

参见图1，本实施例中，温度压力传感器70是外购产品，装配O形密封圈，通过螺纹联接在下密封接头60的右端。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种井下测试仪的耐超低温电路保护结构，其特征在于，所述耐超低温电路保护结构包括真空抽气装置、隔温舱式电路筒、下密封接头、上保温体、下保温体及温度压力传感器，

所述隔温舱式电路筒包括内层筒及外层筒，通过所述内层筒放置所述电路，所述内层筒套装在所述外层筒中，所述内层筒两端均设有扩口，通过所述扩口与所述外层筒固定连接，所述内层筒与所述外层筒之间形成真空的环形空间，

所述真空抽气装置与所述隔温舱式电路筒相连，通过所述真空抽气装置抽取所述内层筒中的气体，所述隔温舱式电路筒与所述下密封接头相连，

所述上保温体设置在所述真空抽气装置与所述隔温舱式电路筒之间，所述上保温体设有上保温体通道，所述上保温体通道与所述内层筒相通，

所述下保温体设置在所述隔温舱式电路筒与所述下密封接头之间，所述下保温体设有下保温体通道，所述下保温体通道与所述内层筒相通，

所述温度压力传感器设置在所述下密封接头中。

2.根据权利要求1所述的耐超低温电路保护结构，其特征在于，所述内层筒及所述外层筒均采用相同材质的不锈钢管制成，所述内层筒的壁厚为所述外层筒壁厚的二分之一至三分之二，所述外层筒比所述内层筒长，所述外层筒两端由内至外设置密封面及内螺纹。

3.根据权利要求1所述的耐超低温电路保护结构，其特征在于，所述真空抽气装置包括上密封接头、丝堵、O形密封圈、阀头、压帽及弹簧，

所述上密封接头内部中空，所述上密封接头内表面包括依次设置的第一内螺纹段、第二内螺纹段、阀座段及通孔段，所述上密封接头外表面设有台阶，

所述丝堵安装在所述第一内螺纹段，所述丝堵与所述上密封接头之间设有所述O形密封圈，所述丝堵的内部设有孔，

所述阀头包括相互连接的头部及柄部，所述头部安装在所述阀座段，所述头部与所述阀座段形成线密封，所述柄部伸入所述孔中，

所述压帽安装在所述第二内螺纹段，

所述弹簧设置在所述柄部外部，并且所述弹簧安装在所述压帽中。

4.根据权利要求3所述的耐超低温电路保护结构，其特征在于，所述头部为球形，所述阀座为锥面阀座，所述头部的圆弧面与所述阀座的锥面形成线密封。

5.根据权利要求3所述的耐超低温电路保护结构，其特征在于，所述阀头材料硬度低于所述上密封接头材料硬度。

6.根据权利要求5所述的耐超低温电路保护结构，其特征在于，所述阀头材料硬度为HB245-255，所述上密封接头材料硬度为HB265-275。

7.根据权利要求3所述的耐超低温电路保护结构，其特征在于，所述真空抽气装置还包括金属垫，所述金属垫设置在所述孔底，所述柄部抵顶在所述金属垫上。

8.根据权利要求7所述的耐超低温电路保护结构，其特征在于，所述柄部与所述金属垫形成金属软接触。

9.根据权利要求8所述的耐超低温电路保护结构，其特征在于，所述柄部与所述金属垫之间的金属软接触为微小过盈配合，所述微小过盈量的范围为+0.05～+0.10mm。

10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述的耐超低温电路保护结构，其特征在于，所述的耐超低温电路保护结构还包括密封元件，所述真空抽气装置与所述外层筒之间设有所述密封元件，所述外层筒与所述下密封接头之间设有所述密封元件。