CN105698951B - 一种基于pn结的井温测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于传感器领域，具体涉及一种基于PN结的井温测量装置。本发明包括PN结、保护套、传感器导线、绝缘导热材料和隔热材料：所述保护套为一端封闭、一端开放的中空腔体，腔体内部靠近封闭端的位置安装PN结，PN结与保护套之间设置绝缘导热材料；所述PN结的传感器导线从保护套空腔开放端引出，将PN结的感应信号传输至信号处理电路；所述隔热材料包覆保护套外侧壁。本发明解决了现有井温测量装置响应时间过长、测量误差过大的技术问题。本发明安装在井温探管上，探管在井中上提或下放过程中，测温响应时间短，避免发生温度变化滞后现象，保证所测得的温度即为装置所在位置的准确温度，从而提高了灵敏度和工作效率。

Description

一种基于PN结的井温测量装置

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种基于PN结的井温测量装置。

背景技术

温度测井是一种传统的测井方法，具体步骤是通过电缆将温度测井探管下放入井内，测量和记录某一深度的井温或沿井剖面的温度变化。

井下测量温度的传感器，常用的有热电阻传感器、半导体传感器、热电偶等。由于井下恶劣环境，实际使用的传感器都必须放入金属保护套内并填充导热填充物。金属保护套既可以防腐蚀、耐高压，起到保护传感器的作用，又是测温的导热介质。如果传感器的体积大，金属保护套的体积也会变大，而且金属保护套与探管直接相连，导致温度测量装置的响应时间变大。

响应时间，又称为热惯性，表示仪器感受周围环境温度变化的速度，是井温测量装置的一个重要参数，直接关系到井温仪器的性能。当传感器从一个温度环境进入另一个温度环境中时，传感器感受的温度变化越快越好。如果感受温度的速度缓慢，当测井速度较高时，仪器反映的温度变化就会滞后，产生偏差。如果井温探管在井中进行连续测量，尤其是对地质薄层及温度场变化量小的井进行温度测量时，测量曲线就不能明显显示测量温度变化，甚至无法显示出来。对于小范围的温度跳变，仪器反应则更加迟钝，这些都会导致测量误差增大。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：现有井温测量装置进行井温测量时，响应时间过长，测量误差过大。

本发明采用了如下技术方案：

一种基于PN结的井温测量装置，包括保护套和温度传感器，保护套包覆于温度传感器外部。所述温度传感器为PN结，基于PN结的井温测量装置还包括传感器导线、绝缘导热材料和隔热材料：所述保护套为一端封闭、一端开放的中空腔体，腔体内部靠近封闭端的位置安装PN结，PN结与保护套之间设置绝缘导热材料；所述PN结的传感器导线从保护套空腔开放端引出，将PN结的感应信号传输至信号处理电路；所述隔热材料包覆保护套外侧壁。

作为优选方案：所述保护套与隔热材料之间设置密封结构，所述密封结构可以为保护套外侧壁装配有密封圈的凹槽。

作为优选方案：PN结与保护套之间所述绝缘导热材料为导热硅胶。

作为优选方案：所述保护套采用铝或铜等热良导体制成。

作为优选方案：所述隔热材料与保护套之间采用螺纹连接或粘接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的一种基于PN结的井温测量装置，实测响应时间小于0.5s，远小于现有技术的数秒级范围，测量精度能够达到±0.5℃；

(2)本发明的一种基于PN结的井温测量装置，采用体积小的PN结传感器，缩小了整个装置的体积，减小了热容，缩短了响应时间，从而大大提高了测量的灵敏度；

(3)本发明的一种基于PN结的井温测量装置，具有结构合理、抗压、耐腐蚀性、密封性好、性价比高的优点，适用于不同类型温度测量设备；

(4)通过实际应用，装有该发明发明装置的井温探管可以下放到井下2000米，测量温度范围从0～120℃，耐压20MPa，实际应用效果良好。

附图说明

图1为本发明基于PN结的井温测量装置结构剖面图；

图2为本发明基于PN结的井温测量装置与井温探管的安装示意图。

图中，1-PN结、2-保护套、3-导热硅胶、4-密封圈、5-隔热材料、6-传感器导线、7-基于PN结的井温测量装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种基于PN结的井温测量装置作进一步说明。

如图2所示，本发明的一种基于PN结的井温测量装置安装在井温探管上，其结构如图1所示。

实施例1

本实施例中的基于PN结的井温测量装置，包括PN结1、保护套2、传感器导线6、导热硅胶3和隔热材料5。

所述保护套2为一端封闭、一端开放的圆柱形中空腔体，腔体内部靠近封闭端的位置安装PN结1，PN结1与保护套2之间设置绝缘导热材料；所述PN结1的传感器导线6从保护套2空腔开放端引出，将PN结1的感应信号传输至信号处理电路；所述隔热材料5包覆于保护套2外侧壁。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

所述保护套2与隔热材料5之间设置密封结构。

本实施例中，所述密封结构为保护套2外侧壁装配有密封圈4的凹槽，这种设计能够防止水进入保护套2，实现保护套2内部良好密封。

实施例3

本实施例与实施例1、2的区别在于：

PN结1与保护套2之间所述绝缘导热材料为导热硅胶3，其不仅能够防止PN结1与保护套2之间发生短路，还能进行良好的热传递。

所述保护套2采用铝、铜或其它热良导体制成。

所述隔热材料5与保护套2之间采用螺纹连接、粘接等方式连接。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (4)

1.一种基于PN结的井温测量装置，包括保护套(2)和温度传感器，保护套(2)包覆于温度传感器外部，其特征在于：所述温度传感器为PN结(1)，基于PN结的井温测量装置(7)还包括传感器导线(6)、绝缘导热材料和隔热材料(5)；

所述保护套(2)为一端封闭、一端开放的中空腔体，腔体内部靠近封闭端的位置安装PN结(1)，PN结(1)与保护套(2)之间设置绝缘导热材料，且所述绝缘导热材料只设置在保护套(2)的封闭端；所述PN结(1)的传感器导线(6)从保护套(2)空腔开放端引出，将PN结(1)的感应信号传输至信号处理电路；所述隔热材料(5)包覆保护套(2)外侧壁，且所述隔热材料(5)端部靠近所述保护套(2)的封闭端；

所述保护套(2)与隔热材料(5)之间设置密封结构，所述密封结构为保护套(2)外侧壁装配有密封圈(4)的凹槽；所述隔热材料(5)与保护套(2)之间采用螺纹连接或粘接。

2.根据权利要求1所述的基于PN结的井温测量装置，其特征在于：PN结(1)与保护套(2)之间所述绝缘导热材料为导热硅胶(3)。

3.根据权利要求1所述的基于PN结的井温测量装置，其特征在于：所述保护套(2)采用热良导体制成。

4.根据权利要求3所述的基于PN结的井温测量装置，其特征在于：所述保护套(2)采用铝或铜制成。

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