CN109630400B - 一种用于井下环境的电动机冷却散热器 - Google Patents

一种用于井下环境的电动机冷却散热器 Download PDF

Info

Publication number
CN109630400B
CN109630400B CN201811477665.6A CN201811477665A CN109630400B CN 109630400 B CN109630400 B CN 109630400B CN 201811477665 A CN201811477665 A CN 201811477665A CN 109630400 B CN109630400 B CN 109630400B
Authority
CN
China
Prior art keywords
shell
pump
hydraulic fluid
coil
annular cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201811477665.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109630400A (zh
Inventor
张译方
周静
傅杰
熊浏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Shiyou University
Original Assignee
Xian Shiyou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Shiyou University filed Critical Xian Shiyou University
Priority to CN201811477665.6A priority Critical patent/CN109630400B/zh
Publication of CN109630400A publication Critical patent/CN109630400A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109630400B publication Critical patent/CN109630400B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/08—Cooling; Heating; Preventing freezing

Abstract

本发明公开了一种用于井下环境的电动机冷却散热器，电动机冷却散热器包括圆柱形壳体，圆柱形壳体由内壳体和外壳体构成，内壳体与外壳体之间形成环形腔体，圆柱形壳体底部设有环形腔体入口、圆柱形壳体顶部设有环形腔体出口，内壳体中填充有液压流体，电动机和泵浸没在液压流体中，环形腔体内设有绕内壳体外壁螺旋布置的盘管，盘管的一端与内壳体中的液压流体连通、另一端与泵的出口连通，盘管与内壳体外壁、外壳体内壁之间形成有螺旋流通通道，井下冷却流体经由环形腔体入口输入并在螺旋流通通道内流动再经由环形腔体出口排出。本发明通过井下冷却流体在螺旋流通通道中流动，与浸没电动机的液压流体在盘管中流动时进行换热，从而冷却电动机。

Description

一种用于井下环境的电动机冷却散热器
技术领域
本发明涉及井下工具冷却技术领域，特别是一种用于井下环境的电动机冷却散热器。
背景技术
储层井生产和测试涉及钻探地下地层和/或监测各种地下地层参数。钻井和监测通常涉及使用具有电动，机械动力和/或液压动力装置的井下工具。为了使用液压动力为井下工具提供动力，可以使用电动机和泵来泵送和/或加压液压流体。这种泵系统可以配置成从液压流体贮存器抽取液压流体并泵送液压流体以产生特定的压力和流速以提供必要的液压动力。可以控制电动机和/或泵以改变输出压力和/或流速，以满足特定应用和/或工具的需要。在运行期间，液压泵系统的电动机会产生大量的热量，这些热量会在井下工具中积聚并对井下工具的运行产生不利影响。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种用于井下环境的电动机冷却散热器。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种用于井下环境的电动机冷却散热器，用于冷却井下工具的液压泵模块，所述液压泵模块包括电动机和由电动机驱动的泵，所述电动机冷却散热器包括圆柱形壳体，所述圆柱形壳体由内壳体和外壳体构成，内壳体同心固定在外壳体内且内壳体与外壳体之间形成环形腔体，圆柱形壳体底部设有环形腔体入口、圆柱形壳体顶部设有环形腔体出口，内壳体中填充有液压流体，电动机和泵浸没在液压流体中，环形腔体内设有绕内壳体外壁螺旋布置的盘管，盘管的一端与内壳体中的液压流体连通、另一端与泵的出口连通，盘管与内壳体外壁、外壳体内壁之间形成有螺旋流通通道，井下冷却流体经由环形腔体入口输入并在螺旋流通通道内流动再经由环形腔体出口排出。
进一步，所述电动机冷却散热器还包括用于输送冷却流体的第二泵，第二泵的入口与环形腔体出口连通。
进一步，所述盘管的外径等于内壳体外壁与外壳体内壁之间的距离。
进一步，所述液压流体在盘管中的流动方向与井下冷却流体在螺旋流通通道中的流动方向相反或相同。
进一步，所述盘管的末端与内壳体中的液压流体连通，盘管的顶端与泵的出口连通。
进一步，所述盘管的顶端与内壳体中的液压流体连通，盘管的末端与泵的出口连通。
与现有技术相比，本发明通过井下冷却流体在螺旋流通通道中流动，与浸没电动机的液压流体在盘管中流动时进行换热，从而持续将液压流体进行冷却降温，已达到冷却电动机的目的。本发明结构简单，使用方便，便于推广使用。
附图说明
图1为包含本发明的电动机冷却散热器的可用于评估地质构造的示例性电缆井下组件。
图2为包含本发明的电动机冷却散热器的可用于评估地质构造的示例钻柱井下组件。
图3为本发明的电动机冷却散热器的立体结构示意图。
图4为本发明的电动机冷却散热器的剖视图。
图5为图3的A-A向剖视图。
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。
图1示出了可以在陆上和/或海上使用的示例性电缆井下工具10的示意性局部剖视图。图1的电缆井下工具10通过钻机12悬挂在形成于地质构造G中的井筒11中。电缆井下工具10可以实施能够执行地层评估的任何类型的井下工具，例如X射线荧光，流体分析，流体取样，测井，地层应力测试等。图1的电缆井下工具10包括：图1所示的井筒11通过电缆13从钻机12部署到井筒11中，并且定位在特定的地质构造F附近。井筒11可以通过旋转和/或定向钻孔形成在地质构造G中。
为了密封图1的电缆井下工具10，如图1所示，井筒11的井筒壁壁20，电缆井下工具10可包括探头18。如箭头所示，图1所示的实施例形成了抵靠井筒壁20的密封，并且可用于将流体从地层F抽吸到电缆井下工具10中。备用活塞21和22有助于将电缆井下工具10的示例性探针18推靠在井筒壁20上。
为了通过探针18对地层F和/或从地层F抽取的流体进行测量和/或进行测试，图1的电缆井下工具10包括任何数量和/或类型的测量模块，探测器和/或工具，其中一个在附图标记23处指定。在一些示例中，图1的探测器23经由流线(未示出)流体地耦合到探测器18和/或线缆井下工具10的另一个端口。
图2示出了钻柱井下工具30的示意性局部剖视图。图2的钻柱井下工具30可以在一个或多个(或其自身可以是)测量的同时被传送。钻井(MWD)工具，LWD工具，或本领域技术人员已知的任何其他类型的钻柱井下工具。钻柱井下工具30附接到钻柱32和由钻机12驱动的钻头33和/或由泥浆流驱动的泥浆电机(图中示出)以在地质构造G中形成井筒11。井筒11可以通过旋转和/或定向钻孔形成在地质构造G中。
为了将图2的示例性钻柱井下工具30密封到井筒11的井筒壁20，钻柱井下工具30可以包括探针18。图2的示例性探针18形成抵靠井筒壁20的密封，并且可用于将流体从地层F抽吸到钻柱井下工具30中，如箭头所示。备用活塞21和22有助于将钻柱井下工具30的示例性探头18推向井40井筒壁20。在探头18与井筒壁20接触之前停止钻孔。
通过探头18对地层F和/或从地层F抽取的流体进行测量和/或进行测试，图2的示例钻柱井下工具30包括任何数量和/或类型的测量模块，探测器和/或工具，其中一个在参考标号23处指定。在一些示例中，图2的探测器23经由流线(未示出)流体地联接到探针18和/或钻柱井下工具30的另一个端口。
为了示例性探测器23和/或任何数量和/或类型的附加和/或替代模块和/或钻柱井下工具30的部分的液压动力，图2的示例性钻柱井下工具30包括液压泵模块24。尽管未在图1或图2中示出，但电缆井下工具10和钻柱井下工具30可包括任何数量和/或类型的附加和/或替代模块，例如但不限于，高帽(TNATTM)模块，电子模块(TNPXTM)，泵出模块(TISTPOTM)，模块化动态测试仪(MDT)适配器(TNAMTM)，多重采样探头(TNMSTM)，探头(TNPQTM)，遥测盒(EDTCTM)和/或测井头(LEHTM)，所有这些都由斯伦贝谢制造。可用于实施图1的电缆井下工具10是由斯伦贝谢制造的TALN TM电缆采样工具。
如下结合图3，图4和图5，电动机冷却散热器，用于冷却线缆井下工具10的液压泵模块24，液压泵模块24主要用于产生具有适合于液压动力的期望压力和/或流速的液压流体流，例如，图1的探测器23。当液压泵模块24是钻柱的一部分时，液压泵模块24包括通道(未示出)，以允许钻井液被泵送通过液压泵模块24以从钻头移除钻屑；所述液压泵模块24包括电动机M和一个或多个泵，其中两个泵用附图标记P1和P2表示。图3-5的电动机M可选择性地操作以操作泵P1和泵P2，本实施例的电动机冷却散热器包括圆柱形壳体，所述圆柱形壳体由内壳体315和外壳体320构成，内壳体315同心固定在外壳体320内且内壳体315与外壳体320之间形成环形腔体340，圆柱形壳体底部设有环形腔体入口、圆柱形壳体顶部设有环形腔体出口，内壳体315中填充有液压流体H；环形腔体340内设有绕内壳体315外壁螺旋布置的盘管T，盘管T的一端与内壳体315中的液压流体连通、另一端与泵的出口连通，盘管T与内壳体315外壁、外壳体320内壁之间形成有螺旋流通通道345，井下冷却流体C经由环形腔体入口输入并在螺旋流通通道345内流动再经由环形腔体出口排出，井下冷却流体C由第二泵(图中为示出，第二泵可以为例如泥浆泵)引导，第二泵的入口与环形腔体出口连通；当操作时，图3-5的泵P1和泵P2经由相应的入口吸入液压流体H，其中泵P1的入口305，并且经由管道310将液压流体H泵送到探测器23，使液压流体H在盘管T和内壳体315之间循环。图3-5的示例性圆柱形内壳体315形成液压流体H的储存器。液压流体H经由位于圆柱形内壳体315和外壳体320之间的盘管T从探测器23返回到液压泵模块24。在图3-5的所示示例中，管道T包括螺旋定位在液压泵模块300的顶端325和液压泵模块300的底端330之间的盘管。如图5所示，盘管T螺旋地布置在由圆柱形内壳体315和外壳体320限定的环形腔体340中。
如图3和5中最佳所示，盘管T的直径和/或尺寸可以基本上等于内壳体315和外壳体320之间的距离和/或间距。盘管T的直径基本上等于内壳体315和外壳体320之间的间隔的情况下，盘管T形成用于冷却流体C(例如，钻井液或泥浆)的螺旋流通通道345，。图3-5的盘管T沿着盘管T的外侧沿着螺旋流通通道345引导冷却流体C(例如，跟随盘管T的流动路径)，如图4中的箭头所示。通过将冷却流体C引导到盘管T旁边，冷却流体C与盘管T热接触的时间量增加，因此返回的液压流体H增加。
而且，因为盘管T的直径基本上等于内壳体315和外壳体320之间的间隔，所以冷却流体C被限制绕过盘管T的部分，因此被引导以跟随螺旋流通通道345。在图3-5的示例中，返回的液压流体H向下流过的盘管T，并且冷却流体C在由盘管T形成和/或限定的螺旋流通通道345中向上流动。如图4的示例所示，当从液压泵模块24的顶部325观察时，返回的液压流体H沿顺时针方向流动，并且冷却流体C沿逆时针方向流动。冷却流体C通过液压泵模块24的底部330处的环形腔体入口进入螺旋流通通道345，并经由环形腔体出口离开环形腔体340，当冷却流体C流过螺旋流通通道345时，冷却流体C被返回的液压流体H加热(即，从其吸收热量)，从而冷却。
虽然在图3-5的所示示例中，返回的液压流体H和冷却流体C沿相反的方向流动，以提高传热效率和/或效率，液压流体H和冷却流体C可以被引导以便沿相同方向流动。
在图3-5的示例性液压泵模块24的底部，返回的液压流体H离开已经被冷却流体C冷却的盘绕的盘管T，并且经由另一条管道350被引导接近电动机M。因此，冷却的液压流体H流入靠近电动机M的液压流体贮存器中。
随着液压流体H随后朝向泵P1的入口305和泵P2向外流动，液压流体H将热量从电动机M传递出去。因此，由环形腔体340、盘管T和由盘管T限定的螺旋流通通道345形成用于电动机M的冷却散热器。
可以根据基于期望的传热和压力损失特性来选择盘管T的尺寸。通常，随着盘管T的直径减小或盘管T的长度增加(例如，盘管T围绕内壳315缠绕更多次)，从返回的液压流体H到冷却溢流的热传递增加，并且返回的液压流体H经历更大的压力损失。因此，可以选择连续盘管T的尺寸以折衷液压流体的压力损失和电动机冷却效率。
综上所述，本发明将井下冷却流体C在螺旋流通通道345中流动，与浸没电动机M的液压流体H在盘管T中流动时进行换热，井下冷却流体C将热量排出。从而持续将液压流体H进行冷却降温，已达到冷却电动机M的目的。
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 (1)

1.一种用于井下环境的电动机冷却散热器，用于冷却井下工具的液压泵模块，所述液压泵模块包括电动机和由电动机驱动的泵，其特征在于：所述电动机冷却散热器包括圆柱形壳体，所述圆柱形壳体由内壳体和外壳体构成，内壳体同心固定在外壳体内且内壳体与外壳体之间形成环形腔体，圆柱形壳体底部设有环形腔体入口、圆柱形壳体顶部设有环形腔体出口，内壳体中填充有液压流体，电动机和泵浸没在液压流体中，环形腔体内设有绕内壳体外壁螺旋布置的盘管，盘管的一端与内壳体中的液压流体连通、另一端与泵的出口连通，盘管与内壳体外壁、外壳体内壁之间形成有螺旋流通通道，井下冷却流体经由环形腔体入口输入并在螺旋流通通道内流动再经由环形腔体出口排出；所述电动机冷却散热器还包括用于输送冷却流体的第二泵，第二泵的入口与环形腔体出口连通；所述盘管的外径等于内壳体外壁与外壳体内壁之间的距离；所述液压流体在盘管中的流动方向与井下冷却流体在螺旋流通通道中的流动方向相反或相同；所述盘管的末端与内壳体中的液压流体连通，盘管的顶端与泵的出口连通；或所述盘管的顶端与内壳体中的液压流体连通，盘管的末端与泵的出口连通。
CN201811477665.6A 2018-12-05 2018-12-05 一种用于井下环境的电动机冷却散热器 Expired - Fee Related CN109630400B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811477665.6A CN109630400B (zh) 2018-12-05 2018-12-05 一种用于井下环境的电动机冷却散热器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811477665.6A CN109630400B (zh) 2018-12-05 2018-12-05 一种用于井下环境的电动机冷却散热器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109630400A CN109630400A (zh) 2019-04-16
CN109630400B true CN109630400B (zh) 2019-12-31

Family

ID=66071261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811477665.6A Expired - Fee Related CN109630400B (zh) 2018-12-05 2018-12-05 一种用于井下环境的电动机冷却散热器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109630400B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2399530Y (zh) * 1999-07-28 2000-10-04 张延秋 环空排液电潜螺杆泵采油装置
CN2683225Y (zh) * 2003-12-08 2005-03-09 季黎明 偏心环流型冷井
JP2011085120A (ja) * 2009-10-13 2011-04-28 Shigeru Koyakata エアーコンプレッサーの油水分離器と清浄器の機能を向上させる冷却器
CN201865905U (zh) * 2010-11-29 2011-06-15 交城义望铁合金有限责任公司 油泵冷却器
CN104819128A (zh) * 2015-04-27 2015-08-05 苏州市华宁机械制造有限公司 一种用于空气压缩机的水冷机构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2399530Y (zh) * 1999-07-28 2000-10-04 张延秋 环空排液电潜螺杆泵采油装置
CN2683225Y (zh) * 2003-12-08 2005-03-09 季黎明 偏心环流型冷井
JP2011085120A (ja) * 2009-10-13 2011-04-28 Shigeru Koyakata エアーコンプレッサーの油水分離器と清浄器の機能を向上させる冷却器
CN201865905U (zh) * 2010-11-29 2011-06-15 交城义望铁合金有限责任公司 油泵冷却器
CN104819128A (zh) * 2015-04-27 2015-08-05 苏州市华宁机械制造有限公司 一种用于空气压缩机的水冷机构

Also Published As

Publication number Publication date
CN109630400A (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8100195B2 (en) Motor cooling radiators for use in downhole environments
US10480312B2 (en) Electrical submersible pump flow meter
EP2042683B1 (en) A logging while producing apparatus and method
RU2338875C2 (ru) Система и способ измерения параметров в стволе скважины
JP6320296B2 (ja) 地中の井戸の中の流体を計測するための方法
US9500073B2 (en) Electrical submersible pump flow meter
MX2007014360A (es) Sistemas y metodos de evaluacion de yacimiento de varias zonas.
US8899323B2 (en) Modular pumpouts and flowline architecture
WO2011044071A2 (en) Cooling apparatus and methods for use with downhole tools
WO2013082376A1 (en) Pressure actuated centralizer
US7757551B2 (en) Method and apparatus for collecting subterranean formation fluid
US20110123368A1 (en) Hybrid pumping system for a downhole tool
US10577930B2 (en) Thermal management via flowline heat dissipation
CN109630400B (zh) 一种用于井下环境的电动机冷却散热器
US20070044959A1 (en) Apparatus and method for evaluating a formation
US10352151B2 (en) Downhole electronics carrier
RU60619U1 (ru) Телеметрическая система для контроля проводки наклонной и горизонтальной скважины
RU2569390C1 (ru) Скважинная установка с системой контроля и управления эксплуатацией месторождений
US9441425B2 (en) Drilling tool system and method of manufacture
WO2018089576A1 (en) Electrical submersible pump flow meter
CN109630096A (zh) 一种用于井下仪器的发热部件散热的冷却装置及方法
CN108626139A (zh) 一种潜油电泵出口处参数测量装置
Kudryashov Normalization of Temperature Effect at Geothermal Well Drilling
Isaka et al. Development of Drilling and Production Technology for Deep Geothermal Resources

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191231

Termination date: 20201205