CN113550738A - 一种深井降温系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深井降温系统，包括依次连接的冷媒储存室、冷媒气化室、泵组、仪器串、温度传感器、控制系统、第一阀组、涡轮增压系统、第二阀组和气体回收室，控制系统，用于控制泵组、第一阀组和第二阀组的同时开/闭，并接收温度传感器传输的仪器串的数据；温度传感器用于采集仪器串的温度数据，当仪器串的温度达到预设定值时，向控制系统传送温度数据；第一阀组用于连接仪器串和涡轮增压系统。本发明具有利于降低深井内的仪器串温度、防止出现深井热害的优点。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探技术领域，特别是涉及一种深井降温系统及方法。
背景技术
在进行石油勘探时，热害是主要的自然灾害之一，随着勘探进度的增加，机械化程度也越来越高，由此产生的机械散热也愈来愈大，热害不仅影响作业人员的工作效率，影响石油勘探的工作效益，而且严重地影响石油勘探人员的身体健康和生命安全，严重地影响勘探地的安全。目前，人工制冷降温技术可以分为水冷却系统和冰冷却系统，其中水冷却系统大都为现有的选择，是利用以氟利昂为制冷剂的压缩制冷机进行矿内人工制冷的降温方法，但是氟利昂存在很大的危害性，而且水冷耗能较大。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种深井降温系统及方法，具有利于降低深井内的仪器串温度、防止出现深井热害的优点。
本发明的技术方案是：
一种深井降温系统，包括控制系统、冷媒储存室、冷媒气化室、仪器串、涡轮增压系统、气体回收室、泵组、温度传感器、第一阀组和第二阀组，其中：
控制系统，用于控制泵组、第一阀组和第二阀组的同时开/闭，并接收温度传感器传输的仪器串的数据；
冷媒储存室，用于储存冷媒物质并向冷媒气化室输送冷媒物质；
冷媒气化室，用于气化冷媒储存室传送的冷媒物质并通过由控制系统控制的泵组输送至仪器串；
泵组，用于连接冷媒气化室和仪器串；
仪器串，用于作为被降温冷却的对象；
第一阀组，用于连接仪器串和涡轮增压系统；
涡轮增压系统，用于对仪器串中通过第一阀组输送过来的冷媒气体物质进行增压；
第二阀组，用于连接涡轮增压系统和气体回收室；
气体回收室，用于储存涡轮增压系统传送过来的增压后的气体；
温度传感器，用于采集仪器串的温度数据，当仪器串的温度达到预设定值时，向控制系统传送温度数据；
所述泵组、第一阀组、涡轮增压系统和第二阀组上分别通过各自的信号输入端与所述控制系统中对应的信号输出端连接。
上述技术方案的工作原理如下：
冷媒储存室内储存着用于降低仪器串温度的物质，冷媒储存室与冷媒气化室连通，当仪器串的温度升高时，仪器串内的温度传感器感应到温度的变化，传递给控制系统，控制系统则分别同时控制泵组、第一阀组和第二阀组开启，冷媒储存室内的物质则被送入冷媒气化室进行气化，气化吸热，降低温度，气化后的气体进入到仪器串内，将仪器串内的温度吸收降低后，由于第一外筒的内部输送有泥浆，因此，涡轮增压系统在第一阀组的启动下，利用高速流动的泥浆将气化并且升温后的气体压缩到气体回收室内存储气体，实现降温的过程。
在进一步的技术方案中，所述深井降温系统还包括第一外筒，所述第一外筒内设有第三外筒，所述第三外筒的内部通过固定环设置有冷媒储存室和冷媒气化室，所述冷媒储存室具有连通所述冷媒汽化室的第一出气口，所述冷媒气化室具有连接所述泵组的第二出气口。
冷媒储存室内的冷媒物质通过第一出气口进入到冷媒气化室后进行气化，冷媒物质气化后变成气态的冷媒物质从冷煤气化室的第二出气口排出进入到泵组内。
在进一步的技术方案中，所述第一外筒的进液口和出液口分别设有下转换接头和上转换接头，所述下转换接头上设有凸块，所述第三外筒上设有与所述凸块配合的凹槽。
通过设置上转换接头和下转换接头用于连接每个第一外筒，且通过凸块和凹槽的配合用来固定第三外筒。
在进一步的技术方案中，所述仪器串包括设有第一进气口和第三出气口的第二外筒，在所述第二外筒内设有仪器串本体、所述温度传感和所述控制系统，所述控制系统通过所述温度传感器与仪器串本体连接，所述第一进气口与所述泵组连接，所述第三出气口通过所述第一阀组连接所述的涡轮增压系统。
温度传感器对仪器串本体进行实时的工作温度监控传感，将采集到的温度数据传入到控制系统，泵组、第一阀组和涡轮增压系统则在控制系统的控制下，同时打开，将冷媒气化室内气化的气态冷媒物质输入至仪器串内进行降温，然后气体通过第三出气口进入到第一阀组再进入到涡轮增压系统内。
在进一步的技术方案中，所述第一外筒内还设有第四外筒，所述第四外筒内设有气体回收室，所述气体回收室具有第二进气口，所述第二进气口通过所述第二阀组与所述涡轮增压系统连接。
经降温处理过后的气态冷媒物质经过涡轮增压系统和第二阀组从气体回收室的第二进气口进入到气体回收室内储存。
另一方面，一种深井降温方法，包括以下步骤：
S1、通过涡轮增压系统将冷媒储存室内储存的液态冷媒物质输送到冷媒气化室进行气化；
S2、仪器串工作时，当温度传感器感应到仪器串的温度上升并到达阈值后，将感应数据传输到控制系统，再由控制系统控制泵组和涡轮增压系统运行；
S3、涡轮增压系统通过泵组将冷媒气化室内的冷媒物质输送到仪器串外部对仪器串降温，然后通过第一阀组和第二阀组将仪器串外部吸热后的冷媒物质在涡轮增压系统的作用下输送到气体回收室中；
另一方面，一种深井降温系统的冷却方法，步骤S1中，先在第一外筒的进液口处设置下转换接头，在第一外筒内设有第三外筒，所述第三外筒与下转换接头通过凸块和凹槽的配合进行固定，每个第一外筒之间泥浆的流通均通过下转换接头上的通孔流入至第一外筒的内部，且通过下转换接头来进行每个第一外筒之间的固定；
另一方面，一种深井降温系统的冷却方法，第三外筒的内部通过固定环固定冷媒储存室，然后冷媒储存室内的液态冷媒物质则在涡轮增压系统的作用下进入到与其连通的冷媒气化室内进行气化；
另一方面，一种深井降温系统的冷却方法，在步骤S3中，第一外筒内设置第四外筒，第四外筒的内部固定设置气体回收室，然后涡轮增压系统在通过泵组将冷媒气化室内的冷媒物质输送到仪器串外部对仪器串降温之后，通过第一阀组和第二阀组将仪器串外部吸热后的冷媒物质在涡轮增压系统的作用下输送到气体回收室中。
本发明的有益效果是：
1、能够降低深井内的仪器串温度、防止出现深井热害；
2、通过设置第三外筒用于固定放置冷媒储存室和冷媒气化室，且使得冷媒储存室和冷媒气化室和第三外筒之间的空隙为真空填充；
3、通过设置上转换接头和下转换接头用于连接每个第一外筒，且通过凸块和凹槽的配合用来固定第三外筒；
4、通过设置通过设置凹槽和凸块的配合，用于固定下转换接头的位置；
5、下转换接头的外径等于所述第一外筒的内径则可以使得第一外筒内的泥浆从通孔进入；
6、通过设置第四外筒用于固定放置气体回收室；
7、通过设置上转换接头用于将第一外筒的内部通过上转换接头与下一个管道连通。
附图说明
图1是本发明实施例所述一种深井降温系统的流程图；
图2是本发明实施例所述一种深井降温系统的结构示意图；
图3是图2中A处的局部放大示意图一；
图4是图2中B处的局部放大示意图二。
附图标记说明：
1、第三外筒；2、第一外筒；3、冷媒储存室；4、冷媒气化室；5、泵组；6、第二外筒；7、第一阀组；8、涡轮增压系统；9、第二阀组；10、气体回收室；11、第四外筒；12、下转换接头；13、通孔；14、凹槽；15、凸块；16、固定环；17、上转换接头；18、控制系统；19、温度传感器；20、仪器串。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
实施例：
如图1和图2所示，一种深井降温系统，包括控制系统18、冷媒储存室3、冷媒气化室4、仪器串20、涡轮增压系统8、气体回收室10、泵组5、温度传感器19、第一阀组7和第二阀组9，其中：
控制系统18，用于控制泵组5、第一阀组7和第二阀组9的同时开/闭，并接收温度传感器19传输的仪器串20的数据；
冷媒储存室3，用于储存冷媒物质并向冷媒气化室4输送冷媒物质；
冷媒气化室4，用于气化冷媒储存室3传送的冷媒物质并通过由控制系统18控制的泵组5输送至仪器串20；
泵组5，用于连接冷媒气化室4和仪器串20；
仪器串20，用于作为被降温冷却的对象；
第一阀组7，用于连接仪器串20和涡轮增压系统8；
涡轮增压系统8，用于对仪器串20中通过第一阀组7输送过来的冷媒气体物质进行增压；
第二阀组9，用于连接涡轮增压系统8和气体回收室10；
气体回收室10，用于储存涡轮增压系统8传送过来的增压后的气体；
温度传感器19，用于采集仪器串20的温度数据，当仪器串20的温度达到预设定值时，向控制系统18传送温度数据；
所述泵组5、第一阀组7、涡轮增压系统8和第二阀组9上分别通过各自的信号输入端与所述控制系统18中对应的信号输出端连接。
上述技术方案的工作原理如下：
冷媒储存室3内储存着用于降低仪器串20温度的物质，冷媒储存室3与冷媒气化室4连通，当仪器串20的温度升高时，仪器串20内的温度传感器19感应到温度的变化，传递给控制系统18，控制系统18则分别同时控制泵组5、第一阀组7和第二阀组9开启，冷媒储存室3内的物质则被送入冷媒气化室4进行气化，气化吸热，降低温度，气化后的气体进入到仪器串20内，将仪器串20内的温度吸收降低后，由于第一外筒2的内部输送有泥浆，因此，涡轮增压系统8在第一阀组7的启动下，利用高速流动的泥浆将气化并且升温后的气体压缩到气体回收室10内存储气体，实现降温的过程。
在另一个实施例中，如图3所示，所述深井降温系统还包括第一外筒2，所述第一外筒2内设有第三外筒1，所述第三外筒1的内部通过固定环16设置有冷媒储存室3和冷媒气化室4，所述冷媒储存室3具有连通所述冷媒汽化室的第一出气口，所述冷媒气化室4具有连接所述泵组5的第二出气口。
冷媒储存室3内的冷媒物质通过第一出气口进入到冷媒气化室4后进行气化，冷媒物质气化后变成气态的冷媒物质从冷煤气化室的第二出气口排出进入到泵组5内。
在另一个实施例中，如图3所示，所述第一外筒2的进液口和出液口分别设有下转换接头12和上转换接头17，所述下转换接头12上设有凸块15，所述第三外筒1上设有与所述凸块15配合的凹槽14。
通过设置上转换接头17和下转换接头12用于连接每个第一外筒2，且通过凸块15和凹槽14的配合用来固定第三外筒1。
在另一个实施例中，如图3所示，所述仪器串20包括设有第一进气口和第三出气口的第二外筒6，在所述第二外筒6内设有仪器串20本体、所述温度传感器19和所述控制系统18，所述控制系统18通过所述温度传感器19与仪器串20本体连接，所述第一进气口与所述泵组5连接，所述第三出气口通过所述第一阀组7连接所述的涡轮增压系统8。
温度传感器19对仪器串20本体进行实时的工作温度监控传感，将采集到的温度数据传入到控制系统18，泵组5、第一阀组7和涡轮增压系统8则在控制系统18的控制下，同时打开，将冷媒气化室4内气化的气态冷媒物质输入至仪器串20内进行降温，然后气体通过第三出气口进入到第一阀组7再进入到涡轮增压系统8内。
在另一个实施例中，如图3所示，所述第一外筒2内还设有第四外筒11，所述第四外筒11内设有气体回收室10，所述气体回收室10具有第二进气口，所述第二进气口通过所述第二阀组9与所述涡轮增压系统8连接。
经降温处理过后的气态冷媒物质经过涡轮增压系统8和第二阀组9从气体回收室10的第二进气口进入到气体回收室10内储存。
在另一个实施例中，如图2所示，所述深井降温系统包括第一外筒2，所述第一外筒2的内部设有冷媒储存室3，所述冷媒储存室3具有第一出气口，所述冷媒储存室3的第一出气口通过真空短接有冷媒气化室4，所述冷媒气化室4具有第二出气口，所述冷媒气化室4的第二出气口通过泵组5连接有仪器串20，所述仪器串20包括第二外筒6和设置在第二外筒6内的仪器串20本体，所述第二外筒6的两端设有进气口和第三出气口，所述第二外筒6的内部还设有通过温度传感器1919与仪器串20本体连接的控制系统18，所述仪器串20的第三出气口通过第一阀组7连接有涡轮增压系统8，所述涡轮增压系统8通过第二阀组9连接有气体回收室10，所述控制系统18分别与所述泵组5、第一阀组7和第二阀组9连接。
在另一个实施例中，如图4所示，所述第一外筒2的内部设有第三外筒1，所述第三外筒1的外侧壁与第一外筒2的内侧壁之间具有间隙，所述第三外筒1的内部通过固定环16固定冷媒储存室3和冷媒气化室4。
通过设置第三外筒1用于固定放置冷媒储存室3和冷媒气化室4，且使得冷媒储存室3和冷媒气化室4和第三外筒1之间的空隙为真空填充。
在另一个实施例中，如图3所示，所述第三外筒1远离所述泵组5的外侧壁上设有凹槽14，所述第一外筒2的内部还设有下转换接头12，所述下转换接头12通过凸块15与所述凹槽14配合。
通过设置通过设置凹槽14和凸块15的配合，用于固定下转换接头12的位置。
在另一个实施例中，如图3所示，所述下转换接头12的外径与所述第一外筒2的内径相等，所述下转换接头12上设有与所述第一外筒2的内部连通的通孔13。
下转换接头12的外径等于所述第一外筒2的内径则可以使得第一外筒2内的泥浆从通孔13进入。
在另一个实施例中，如图2所示，所述第一外筒2的内部还设有第四外筒11，所述气体回收室10位于所述第四外筒11的内部。
通过设置第四外筒11用于固定放置气体回收室10。
在另一个实施例中，如图2所示，所述第一外筒2的内部靠近所述第四外筒11的一端设有与所述第一外筒2的内部连通的上转换接头17。
通过设置上转换接头17用于将第一外筒2的内部通过上转换接头与下一个管道连通。
本发明的工作原理：通过上转换接头17和下转换接头12将各个外筒之间连通起来，下转换接头12通过凹槽14和凸块15的配合与第一外筒2连接固定起来，第二外筒1内的冷媒储存室3内储存着用于降低仪器串20温度的物质，冷媒储存室3与冷媒气化室4连通，当第二外筒6内的仪器串20内的仪器串20本体温度升高时，仪器串20内的温度传感器19感应到温度的变化，传递给控制系统18，控制系统18则控制分别同时控制泵组5、第一阀组7和第二阀组9开启，冷媒储存室3内的物质则被送入冷媒气化室4进行气化，气化吸热，降低温度，气化后的气体进入到仪器串20内，将仪器串20内的温度吸收降低后，由于第一外筒2的内部通过下转换接头12上的通孔13输送有泥浆，因此，涡轮增压系统8在第一阀组7的启动下，利用高速流动的泥浆将气化并且升温后的气体压缩到第四外筒11内的气体回收室10内存储气体，实现降温的过程。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种深井降温系统，其特征在于，包括控制系统、冷媒储存室、冷媒气化室、仪器串、涡轮增压系统、气体回收室、泵组、温度传感器、第一阀组和第二阀组，其中：
控制系统，用于控制泵组、第一阀组和第二阀组的同时开/闭，并接收温度传感器传输的仪器串的数据；
冷媒储存室，用于储存冷媒物质并向冷媒气化室输送冷媒物质；
冷媒气化室，用于气化冷媒储存室传送的冷媒物质并通过由控制系统控制的泵组输送至仪器串；
泵组，用于连接冷媒气化室和仪器串；
仪器串，用于作为被降温冷却的对象；
第一阀组，用于连接仪器串和涡轮增压系统；
涡轮增压系统，用于对仪器串中通过第一阀组输送过来的冷媒气体物质进行增压；
第二阀组，用于连接涡轮增压系统和气体回收室；
气体回收室，用于储存涡轮增压系统传送过来的增压后的气体；
温度传感器，用于采集仪器串的温度数据，当仪器串的温度达到预设定值时，向控制系统传送温度数据；
所述泵组、第一阀组、涡轮增压系统和第二阀组上分别通过各自的信号输入端与所述控制系统中对应的信号输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种深井降温系统，其特征在于，所述深井降温系统还包括第一外筒，所述第一外筒内设有第三外筒，所述第三外筒的内部通过固定环设置有冷媒储存室和冷媒气化室，所述冷媒储存室具有连通所述冷媒汽化室的第一出气口，所述冷媒气化室具有连接所述泵组的第二出气口。
3.根据权利要求2所述的一种深井降温系统，其特征在于，所述第一外筒的进液口和出液口分别设有下转换接头和上转换接头，所述下转换接头上设有凸块，所述第三外筒上设有与所述凸块配合的凹槽。
4.根据权利要求1所述的一种深井降温系统，其特征在于，所述仪器串包括设有第一进气口和第三出气口的第二外筒，在所述第二外筒内设有仪器串本体、所述温度传感器和所述控制系统，所述控制系统通过所述温度传感器与仪器串本体连接，所述第一进气口与所述泵组连接，所述第三出气口通过所述第一阀组连接所述的涡轮增压系统。
5.根据权利要求2所述的一种深井降温系统，其特征在于，所述第一外筒内还设有第四外筒，所述第四外筒内设有气体回收室，所述气体回收室具有第二进气口，所述第二进气口通过所述第二阀组与所述涡轮增压系统连接。
6.一种用于权利要求1-5之一所述降温系统的深井降温方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过涡轮增压系统将冷媒储存室内储存的液态冷媒物质输送到冷媒气化室进行气化；
S2、仪器串工作时，当温度传感器感应到仪器串的温度上升并到达阈值后，将感应数据传输到控制系统，再由控制系统控制泵组和涡轮增压系统运行；
S3、涡轮增压系统通过泵组将冷媒气化室内的冷媒物质输送到仪器串外部对仪器串降温，然后通过第一阀组和第二阀组将仪器串外部吸热后的冷媒物质在涡轮增压系统的作用下输送到气体回收室中。
7.根据权利要求5所述的一种深井降温方法，其特征在于，步骤S1中，先在第一外筒的进液口处设置下转换接头，在第一外筒内设有第三外筒，所述第三外筒与下转换接头通过凸块和凹槽的配合进行固定，每个第一外筒之间泥浆的流通均通过下转换接头上的通孔流入至第一外筒的内部，且通过下转换接头来进行每个第一外筒之间的固定。
8.根据权利要求6所述的一种深井降温方法，其特征在于，第三外筒的内部通过固定环固定冷媒储存室，然后冷媒储存室内的液态冷媒物质则在涡轮增压系统的作用下进入到与其连通的冷媒气化室内进行气化。
9.根据权利要求5所述的一种深井降温方法，其特征在于，在步骤S3中，第一外筒内设置第四外筒，第四外筒的内部固定设置气体回收室，然后涡轮增压系统在通过泵组将冷媒气化室内的冷媒物质输送到仪器串外部对仪器串降温之后，通过第一阀组和第二阀组将仪器串外部吸热后的冷媒物质在涡轮增压系统的作用下输送到气体回收室中。
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| CN (1) | CN113550738A (zh) |
Citations (6)
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-
2021
- 2021-06-21 CN CN202110688243.9A patent/CN113550738A/zh active Pending
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