CN109441430A - 一种用于在测井工具中冷却电子器件的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在测井工具中冷却电子器件的装置，包括由第一部分壳体和第二部分壳体可拆卸组装成的壳体，第一部分壳体一端内安装有空心圆柱体，空心圆柱体一端设有用于安装待冷却电子器件的腔室，空心圆柱体另一端固定有导热锥形活塞座，导热锥形活塞座内通过热阀安装有导热锥形活塞；第二部分壳体一端内安装有金属元件，金属元件一端与导热锥形活塞座的一端接触，沿着金属元件的轴线并且平行于金属元件的轴线布置有热管。本发明通过热阀来调节导热锥形活塞与导热锥形活塞座的连接关系，从而将腔室中的电子器件产生热量通过导热锥形活塞座传递到金属元件构成，金属元件和第二部分壳体构成散热器从而进行散热，从而达到冷却电子器件的目的。

Description

一种用于在测井工具中冷却电子器件的装置

技术领域

本发明涉及于在测井工具中传递热能的装置，特别是一种用于在测井工具中冷却电子器件的装置。

背景技术

在烃的勘探和生产领域中已有各种测井技术。这些涉及使用的测井工具，其连接电缆，进入井或钻孔，以便“测量”地层和/或流体的性质。测井工具将配备能够传输能量的源。传输的能量与周围的地层和/或流体相互作用，以产生由测井工具或“探测器”上的一个或多个传感器检测和测量的信号。通过处理检测到的信号数据，可以导出地层或流体的性质的分布。

使用上述测井工具或“探测器”来诊断井的特性，例如压力，温度，地下岩石中的地层特性，管道条件(腐蚀和泄漏)等必须在压力密封室中保护测井工具或“探测器”中的电子设备免受环境影响。测井工具可以从一个或多个附接的电池组接收能量(电气电流)。

然而，众所周知的问题是，在这种测井工具或“探针”中使用的电子器件会受到井中的环境温度和自生热能的影响。对于低温井来说，电子设备的工作温度可达150摄氏度，最高可达175摄氏度。对于中高温井来说，很难设计出能够在较长一段时间(>0小时)内令人满意地工作以达到预期目的的电子器件。

已经公开的许多系统中，用于通过从固体到液体以及从液体到气体的相变来被动地存储热能，其中容器中的散热器基于分子的结合能。这种系统的共同特征是相变温度相对稳定，从而能够通过热管实现热调节。基于这种相变的系统的问题在于，如果散热器被加热，则可能产生气体和/或气体可能变得很热，从而在散热器内部产生压力。这意味着具有散热器的容器必须构造成相对大且坚固的结构，使得容器能够承受内部和外部压力。当测井工具限于小直径时，这可能是一个问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种用于在测井工具中冷却电子器件的装置。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种用于在测井工具中冷却电子器件的装置，包括由第一部分壳体和第二部分壳体可拆卸组装成的壳体，所述第一部分壳体一端内安装有空心圆柱体，空心圆柱体一端设有用于安装待冷却电子器件的腔室，空心圆柱体另一端固定有导热锥形活塞座，导热锥形活塞座内通过热阀安装有导热锥形活塞；所述第二部分壳体一端内安装有金属元件，金属元件一端与导热锥形活塞座的一端接触，沿着金属元件的轴线并且平行于金属元件的轴线布置有热管。

进一步，所述热阀固定在腔室内壁，热阀包括阀体、导热阀杆、弹簧，阀体内形成腔体，腔体一端设有热空气入口，导热阀杆一端贯穿阀体延伸至腔体内且导热阀杆一端固定有导热圆盘，导热圆盘的直径小于腔体的内径，导热阀杆另一端与导热锥形活塞固定连接，导热阀杆上套设有弹簧，弹簧通过固定在导热阀杆上的弹簧座安装，弹簧的一端与弹簧座固定连接、另一端与阀体一端外壁固定连接。

进一步，所述第一部分壳体内壁与空心圆柱体外壁之间、第二部分壳体内壁与金属元件之间分别设有真空腔。

进一步，所述真空腔为多层结构。

进一步，位于空心圆柱体的前端腔室的端部，在第一部分壳体中设置有凹槽，螺旋弹簧、双金属元件、第二热阀和第二导热锥形活塞从左至右布置在凹槽中。

与现有技术相比，本发明通过由第一部分壳体中的热阀来调节导热锥形活塞与导热锥形活塞座的连接关系，从而将腔室中的电子器件产生热量通过导热锥形活塞座传递到金属元件构成，金属元件和第二部分壳体构成散热器从而进行散热，从而达到冷却电子器件的目的。

附图说明

图1为本发明一种实施例的用于在测井工具中冷却电子器件的装置的横截面图。

图2为本发明一种实施例的热阀的结构示意图。

图3为本发明另一种实施例的用于在测井工具中冷却电子器件的装置的横截面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。

在图1中，示出了用于冷却测井工具中的电子器件的装置100，其中用于在测井工具中冷却电子器件的装置100包括由第一部分壳体1和第二部分壳体4可拆卸组装成的壳体，第一部分壳体1和第二部分壳体4通过中间部分3互连。

第一部分壳体1设有纵向孔，在该孔中安装有空心圆柱体2。空心圆柱体2在一端设置有电子器件的腔室8，而热阀9，导热锥形活塞10和导热锥形活塞座11布置在电子器件的腔室8的另一端。第一部分壳体1，将腔室8，热阀9，导热锥形活塞10和导热锥形活塞座11一起形成电子模块单元14。如图2所示，所述热阀9固定在腔室8内壁，热阀9包括阀体91、导热阀杆94、弹簧97，阀体91内形成腔体92，腔体92一端设有热空气入口93，导热阀杆94一端贯穿阀体91延伸至腔体92内且导热阀杆94一端固定有导热圆盘95，导热圆盘95的直径小于腔体92的内径，导热阀杆94另一端与导热锥形活塞10固定连接，导热阀杆94上套设有弹簧97，弹簧97通过固定在导热阀杆94上的弹簧座96安装，弹簧97的一端与弹簧座96固定连接、另一端与阀体91一端外壁固定连接。

第一部分壳体1的与连接到中间部分3的端部相对的一端设置有凹部7，电子模块(图中未示出)可以安装在该凹部中。

第二部分壳体4还设有纵向孔，在该纵向孔中安装有金属元件5。此外，金属元件5将设置有热管6，热管6沿着金属元件5的纵向轴线并且平行于细长元件5的纵向轴线布置。第二部分壳体4和金属元件5将一起在装置100中形成散热器模块单元12，其中散热器模块单元12将用作散热器。

此外，第二部分壳体4与连接到中间部分3的端部相对的一端将设置有向外突出部分121。

以下是用于将热能从布置在外部腔室8中的电子器件传递到散热器模块化单元12的典型调节顺序，然后散热器模块化单元12将用作散热器。

如果电子器件的腔室8中的温度低于期望温度，则热阀9将处于关闭位置，因此在导热锥形活塞10和互补形成的导热活塞之间将不存在物理接触。如果布置在腔室8中的电子器件产生热能，则这将导致电子器件的腔室8中的温度升高。该温度也会影响热阀9，当用于电子器件的腔室8中的温度大于热阀9的激活温度时(具体温度由弹簧的劲度系数而定)，热空气通过热阀9上的热空气入口进入腔体92内从而使腔体92中的气体膨胀，进而推动导热圆盘95和阀杆94从而使导热锥形活塞10将朝向导热锥形活塞座11移动，由于热阀9的“打开”，导热锥形活塞10将朝向导热锥形活塞座11移动，结果，在导热锥形活塞10和导热锥形活塞座11之间获得热传导。

当在导热锥形活塞10和导热锥形活塞座11之间建立热传导时，热能将自由地流入散热器模块化单元12，然后散热器模块化单元12将用作散热器。当腔室8中的温度降低后，热阀9内的气体温度被冷却到低于热阀9的激活温度，从而导致气体压力下降，在弹簧97的回弹作用下，带动导热锥形活塞10将远离导热锥形活塞座11移动，热阀9“关闭”，导热锥形活塞10和导热锥形活塞座11将再次分离，从而停止热流。

作为本发明的另一种实施方式，如图3所示，本市实施例的用于冷却测井工具中的电子器件的装置与上述实施例的区别是：

在空心圆柱体2的一端，即容纳电子器件的腔室8的端部，在第一部分壳体1中设置有凹槽17，在凹槽17中，螺旋弹簧13，双金属元件24，第二热阀15和第二导热锥形活塞16一个接一个地滑动配合安装在凹槽17中，井中的温度低于设定为第二热阀15的活化温度的温度，内外压强差推动螺旋弹簧13，从而第二导热锥形活塞16将与空心圆柱体2和壳体1物理接触。第二热阀15的结构与上述的热阀9的结构是一样的，只不过第二热阀15的阀体可以在凹槽17内左右滑动，这里不再赘述第二热阀15的具体结构。

电子模块单元14因此将包括第一部分壳体1，用于电子器件的腔室8，热阀9，导热锥形活塞10，导热锥形活塞座11，螺旋弹簧13，双金属元件24，第二热阀15和第二导热锥形活塞16。

在一端，与连接到中间部分3的端部相对，第一部分壳体1将设置有凹部7，电子模块(图中未示出)可以安装在该凹部中。本实施例中，散热器模块单元12将以与图1所示的实施案例中的散热器模块单元12相对应的方式设计，因此，这里将不再进一步描述散热器模块单元12。

以下是用于冷却测井工具中的电子器件的装置的典型调节顺序。

如果井中的温度低于设定为第二热阀15的活化温度的温度，第二导热锥形活塞16将与空心圆柱体2和第一部分壳体1物理接触，从而在第一部分壳体1和空心圆柱体2之间实现热传导。如果井中的温度增加以便获得第二热阀15的激活温度，则双金属元件24或气体(其然后构成致动机构)将锥形活塞16推向图2中的左侧，从而使空心圆柱体2和第一部分壳体1之间的直接热传导停止。

第二热阀15基本上由井温控制。当第二热阀15没有连接到井时，从设置在腔室8中的电子器件发出的热能将导致温度升高，结果，热阀9接管热流进入散热器模块单元12的调节，在这种情况下，散热器模块单元12将用作散热器。如结合图1所示的实施例描述如何进行热流的这种调节，因此这里不再重复。

然而，如果井温降低到第二热阀15的活化温度以下，则锥形活塞16将再次与空心圆柱体2和第一部分1物理接触，从而在第一部分壳体1和中空圆柱体2之间建立热传导。因此，热阀9将用于调节电子器件的腔室8中的温度，结果在腔室8中获得期望的温度。

如果散热器模块单元12(散热器)的的温度梯度大于期望的温度梯度，则热能的分布可以通过一个或多个防冻热管6来实现，然后，其将在散热器模块化单元12的纵向方向内部分配温度。

在第一部分壳体1和空心圆柱体2之间以及第二部分壳体4和金属元件5之间布置有真空腔101，真空腔101可以被分成几个单独的腔。热传递主要是由于第一部分壳体1和空心圆柱体2之间的表面之间以及第二部分4和真空腔101内的金属元件5之间的热辐射。

还应该理解，热阀9、第二热阀15的活化温度可以适应现有的井况，从而允许在电子器件的腔室8中实现近似恒定的温度。本领域技术人员将知道应该如何进行，因此这里不再进一步描述。

电子模块单元14和散热器模块单元12可释放地连接到中间部分3，从而使电子模块单元14和散热器模块单元12能够分离，例如，为了“充电”散热器，进行维护或更换电子模块单元14和散热器模块单元12中的一个。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于在测井工具中冷却电子器件的装置，其特征在于，包括由第一部分壳体和第二部分壳体可拆卸组装成的壳体，所述第一部分壳体一端内安装有空心圆柱体，空心圆柱体一端设有用于安装待冷却电子器件的腔室，空心圆柱体另一端固定有导热锥形活塞座，导热锥形活塞座内通过热阀安装有导热锥形活塞；所述第二部分壳体一端内安装有金属元件，金属元件一端与导热锥形活塞座的一端接触，沿着金属元件的轴线并且平行于金属元件的轴线布置有热管。

2.根据权利要求1所述的用于在测井工具中冷却电子器件的装置，其特征在于：所述热阀固定在腔室内壁，热阀包括阀体、导热阀杆、弹簧，阀体内形成腔体，腔体一端设有热空气入口，导热阀杆一端贯穿阀体延伸至腔体内且导热阀杆一端固定有导热圆盘，导热圆盘的直径小于腔体的内径，导热阀杆另一端与导热锥形活塞固定连接，导热阀杆上套设有弹簧，弹簧通过固定在导热阀杆上的弹簧座安装，弹簧的一端与弹簧座固定连接、另一端与阀体一端外壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的用于在测井工具中冷却电子器件的装置，其特征在于：所述第一部分壳体内壁与空心圆柱体外壁之间、第二部分壳体内壁与金属元件之间分别设有真空腔。

4.根据权利要求1所述的用于在测井工具中冷却电子器件的装置，其特征在于：所述真空腔为多层结构。

5.根据权利要求2-4任一所述的用于在测井工具中冷却电子器件的装置，其特征在于：位于空心圆柱体的前端腔室的端部，在第一部分壳体中设置有凹槽，螺旋弹簧、双金属元件、第二热阀和第二导热锥形活塞从左至右布置在凹槽中。