CN105682425A - 一种测井仪器中大功率器件的散热方法 - Google Patents

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Abstract

一种测井仪器中大功率器件的散热方法，用于生产测井，包括将基板、大功率器件和散热器依次安装于测井仪器内的骨架上、将散热器与测井仪器外壳完全接触、利用骨架和测井仪器外壳的热容吸收大功率器件发出的热量、大功率器件产生的热量通过散热器、骨架和测井仪器外壳传导到井下环境中、利用流经测井仪器外壳表面的地层流体(油或油水混合物)，带走大功率器件产生的热量，降低大功率器件的工作温度。本发明利用测井仪器外壳的热容吸收功率器件发出的热量，将大功率器件产生的热量传导到井下环境中，可解决长时间工作于井下高温环境的测井仪器中功率器件的散热问题，无需增加额外的装置(如保温瓶和吸热剂)，特别适合解决生产测井仪器的大功率器件散热问题。

Description

一种测井仪器中大功率器件的散热方法
技术领域
本发明涉及测井技术领域，尤其涉及一种测井仪器中大功率器件的散热方法。
背景技术
测井仪器是利用电学、核学以及声学等测量方法，设计的用于储层油气生产评价、地震分析以及定量评价油气层等领域的一种测量装置。测井仪器一般呈圆柱状结构，测量中可连续提供与孔隙度、岩性、油气存在以及目的层其他岩石性质有关的原始测量参数。而生产测井仪器是监测油气田开发动态的技术手段，用于完井后注入井和生产井中，获得水平井、斜井和直井中的生产测井解决方案，准确识别水、油和气层等参数。
测井仪器中大功率器件的散热方式，目前有两种，一种是沿用通用电子设备中所用的散热器方式，即在功率器件上安装翅片散热器。另外一种是用吸热剂吸收大功率器件产生的热量，并且用保温瓶隔离外界高温环境传入的热量。采用保温瓶措施，可以减少高温环境中的热量传递到芯片，但是对于大功率电子器件而言，需要与工作时间成比例的吸热剂，这对于长时间工作在井下的仪器而言，需要额外的增加仪器长度。对于传统的加装散热器方法，由于仪器必须密封，故内部不存在流动的空气散热，采用散热结构来冷却散热，需增加长条鳍片以增加散热面积，但其散热效率不高，需要增加辅助散热设备以满足散热，例如加装风冷或水冷设备辅助散热，虽能改善散热，但增加了结构复杂度，提升了成本，对于传统的加装散热器方法，因此，如需要提高散热器的降温效果，需要增加散热片的质量来提高吸收的显热。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种测井仪器中大功率器件的散热方法，改善测井仪器中大功率器件的散热效果差，并增加成本设置辅助散热设备的问题。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种测井仪器中大功率器件的散热方法，用于生产测井中，包括以下步骤：
一、将基板、大功率器件和散热器依次安装于测井仪器内的骨架上，大功率器件位于所述基板和散热器之间；
二、将散热器与测井仪器外壳完全接触；
三、利用骨架和测井仪器外壳的热容吸收大功率器件发出的热量；
四、将测井仪器放置于井下环境中，大功率器件产生的热量通过散热器、骨架和测井仪器外壳传导到井下环境中；
五、利用流经测井仪器外壳表面的地层流体，带走大功率器件产生的热量，降低大功率器件的工作温度。
作为上述技术方案的优选实施方式，本发明实施例提供的测井仪器中大功率器件的散热方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：
作为上述技术方案的改进，在步骤一中，所述散热器两端通过弹簧与所述骨架连接，所述基板的底面也通过弹簧与骨架连接，散热器与骨架采用弹性连接的方式，即不妨碍安装，又能确保散热器和测井仪器外壳完全接触，降低散热器和外部环境之间的热阻，提高散热器的散热效率；同时又能降低机械振动或者力的作用给电路带来的挤压等不利的影响，导致芯片失效。
作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例方式中，所述骨架位于测井仪器外壳内。
优选地，在本发明的一个实施例中，所述测井仪器外壳呈圆柱状，所述测井仪器外壳和骨架采用金属材料制作而成，更有利于散热器的热传导，能够将大功率器件产生的热量通过测井仪器外壳和骨架传导到井下环境中。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：本发明的测井仪器中大功率器件的散热方法中的散热器和大功率器件安装方便快捷，结构紧凑简单，设计合理，操作简单，能够适用于测井仪器中，本发明可解决长时间工作于井下高温环境的测井仪器中功率器件的散热问题，无需增加额外的装置(如保温瓶和吸热剂)，特别适合解决生产测井仪器的大功率器件散热问题。本发明利用测井仪器外壳的热容吸收功率器件发出的热量，其量远大于传统翅片散热器能吸收的显热，并能够将大功率器件产生的热量传导到井下环境中，并利用流经测井仪器外壳表面的地层流体，带走大功率器件产生的热量，降低大功率器件的工作温度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是本发明优选实施例的测井仪器中大功率器件的散热方法的流程图。
图2是本发明优选实施例的测井仪器中大功率器件和散热器的安装结构的示意图。
图3是本发明中的散热器与测井仪器外壳无接触时，环境温度180℃时大功率器件的温度云图。
图4是本发明中的散热器与测井仪器外壳完全接触时，环境温度180℃时大功率器件的温度云图。
图5是本发明中的散热器与测井仪器外壳无接触时，大功率器件、散热器、骨架和测井仪器外壳的温度曲线对比图。
图6是本发明中的散热器与测井仪器外壳完全接触时，大功率器件、散热器、骨架和测井仪器外壳的温度曲线对比图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
如图1所示，本发明优选实施例的测井仪器中大功率器件的散热方法流程图，本发明的测井仪器采用专门的仪器设备，沿井身(钻井剖面)测量井眼一定范围内岩石的物理参数的方法，其中物理特性包括如岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性及中子特性等，测井仪器是研究岩层地质特性的间接方法，效率高、成本低，能采集到大量的测井信息，这些资料是在岩层的自然条件下测量的，更接近于岩层的真实情况，本发明优选实施例的测井仪器中大功率器件的散热方法，用于生产测井中，包括以下步骤：
S1、将基板10、大功率器件20和散热器30依次安装于测井仪器内的骨架40上，大功率器件20位于所述基板10和散热器30之间；
S2、将散热器30与测井仪器外壳50完全接触；
S3、利用骨架40和测井仪器外壳50的热容吸收大功率器件20发出的热量；
S4、将测井仪器放置于井下环境中，大功率器件20产生的热量通过散热器30、骨架40和测井仪器外壳50传导到井下环境中；
S5、利用流经测井仪器外壳表面的地层流体，带走大功率器件20产生的热量，降低大功率器件20的工作温度。
如图2所示，所述散热器30两端通过弹簧60与所述骨架40连接，所述基板10的底面也通过弹簧60与骨架40连接，本发明的散热器30两端通过弹簧60与测井仪器内的骨架40连接，散热器30与骨架40采用弹性连接的方式，即不妨碍安装，又能确保散热器30和测井仪器外壳50完全接触，降低散热器30和外部环境之间的热阻，提高散热器30的散热效率。
本发明的一实施方式中，所述骨架40位于测井仪器外壳50内，在相同的环境温度下，采用散热器30与骨架40弹性连接方式，保证散热器30与测井仪器外壳50的良好热接触，降低散热器30和外部环境之间的热阻，通过这种降低热阻安装方式，可以显著降低大功率器件20在工作时的温升。
本发明优选的实施例中，所述测井仪器外壳50呈圆柱状，所述测井仪器外壳50和骨架40采用金属材料制作而成，更有利于散热器30的热传导，能够将大功率器件20产生的热量通过测井仪器外壳50和骨架40传导到井下环境中。
在本发明的测井仪器中大功率器件的散热方法中，在相同的环境温度下，采用散热器30在骨架40上的弹性连接方式，大功率器件20通过基板10和弹簧60与骨架40连接，保证散热器30与测井仪器外壳50的良好热接触，通过这种降低热阻安装方式，可以显著降低功率器件50在工作时的温升，如图3和图4所示，分别为散热器与测井仪器外壳无接触和完全接触时，环境温度180℃时大功率器件的温度云图。如图5和图6所示，散热器30与测井仪器外壳50无接触和完全接触时，大功率器件20、散热器30、骨架40和测井仪器外壳50的温度曲线对比图。从图3至图6中可以看出，采用本发明的测井仪器中大功率器件的散热方法，使得大功率器件20的温升明显降低，散热器30的散热效果好，能有效改善测井仪器中大功率器件20的散热效果差的问题。
本发明的测井仪器中大功率器件的散热方法中的散热器30和大功率器件20安装方便快捷，结构紧凑简单，设计合理，操作简单，能够适用于测井仪器中，本发明可解决长时间工作于井下高温环境的测井仪器中功率器件50的散热问题，无需增加额外的装置(如保温瓶和吸热剂)，特别适合于高温高压井勘探开发需求。本发明利用骨架40和测井仪器外壳50的热容吸收功率器件发出的热量，其量远大于传统翅片散热器能吸收的显热，并能够将大功率器件20产生的热量传导到井下环境中，并利用流经测井仪器外壳表面的地层流体，带走大功率器件20产生的热量，降低大功率器件20的工作温度，适于推广使用。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种测井仪器中大功率器件的散热方法，用于生产测井中，其特征在于，包括以下步骤：
一、将基板、大功率器件和散热器依次安装于测井仪器内的骨架上，大功率器件位于所述基板和散热器之间；
二、将散热器与测井仪器外壳完全接触；
三、利用骨架和测井仪器外壳的热容吸收大功率器件发出的热量；
四、将测井仪器放置于井下环境中，大功率器件产生的热量通过散热器、骨架和测井仪器外壳传导到井下环境中；
五、利用流经测井仪器外壳表面的地层流体，带走大功率器件产生的热量，降低大功率器件的工作温度。
2.如权利要求1所述的测井仪器中大功率器件的散热方法，其特征在于：在步骤一中，所述散热器两端通过弹簧与所述骨架连接，所述基板的底面也通过弹簧与骨架连接。
3.根据权利要求1或2所述的测井仪器中大功率器件的散热方法，其特征在于，所述骨架位于测井仪器外壳内。
4.根据权利要求1所述的测井仪器中大功率器件的散热方法，其特征在于，所述测井仪器外壳呈圆柱状。
5.根据权利要求1所述的测井仪器中大功率器件的散热方法，其特征在于，所述测井仪器外壳和骨架采用金属材料制作而成。
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