RU2386809C2

RU2386809C2 - Device for surveying of high-temperature well

Info

Publication number: RU2386809C2
Application number: RU2008124088/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Баканов (RU); Юрий Иванович Баканов; Вадим Георгиевич Гераськин (RU); Вадим Георгиевич Гераськин; Надежда Ивановна Кобелева (RU); Надежда Ивановна Кобелева; Андрей Валерьевич Шостак (RU); Андрей Валерьевич Шостак; Валерий Павлович Шумаков (RU); Валерий Павлович Шумаков; Игорь Николаевич Кравцов (RU); Игорь Николаевич Кравцов; Елена Алексеевна Побегайло (RU); Елена Алексеевна Побегайло
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз-Кубань"
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2010-04-20
Also published as: RU2008124088A

Abstract

FIELD: oil-and-gas production.

SUBSTANCE: device for surveying of high-temperature wells contains vessel Dewar bottle, plug, heat absorber and chassis with electronic circuit. Heat absorber is implemented in the form of cup with openings in bottom and cover of cup. Internal volume of cup is filled by material with low temperature of melting and high specific heat of fusion. Inside the cup there are installed bushings of diametre equal to internal diametre of cup. Bushings allow openings equal to number of conductors, passed through opening sin parallel to each other. In spaces between the first bushing and bottom of cup and between the second bushing and cover of cup there are located layers of thermal-resistant encapsulating composition.

EFFECT: increasing of protection of electronic circuit of device against coming of heat by conductors and reliability of operation of well device in high-temperature wells.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к устройствам для исследования скважин.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to devices for researching wells.

Известны устройства для исследования высокотемпературных скважин, в которых электронные схемы выполнены на электровакуумных лампах, температура применения которых достигает 200-250°С (1) (Геофизические методы исследования скважин. М., Недра, 1983 г., с.327-341).Known devices for the study of high-temperature wells, in which the electronic circuits are made on vacuum tubes, the temperature of which reaches 200-250 ° C (1) (Geophysical methods for researching wells. M., Nedra, 1983, p.327-341).

Недостаток данных устройств заключается в том, что большие габариты ламп не позволяют строить многофункциональные схемы с элементами вычислительной техники из-за ограниченности габаритов скважинных приборов, а большое потребление их не позволяет применять такие схемы в скважинных приборах с автономным питанием. Поэтому скважинные приборы со схемами на электровакуумных лампах реализуют, как правило, только один-два геофизических метода исследования скважин и не применяются в комплексной скважинной аппаратуре, реализующей большое количество геофизических методов.The disadvantage of these devices is that the large dimensions of the lamps do not allow the construction of multifunctional circuits with elements of computer technology due to the limited dimensions of the downhole tools, and their high consumption does not allow the use of such schemes in downhole devices with autonomous power. Therefore, downhole tools with circuits based on vacuum tubes usually implement only one or two geophysical methods for researching wells and are not used in complex downhole equipment that implements a large number of geophysical methods.

Наиболее близкими к заявляемому устройству являются устройства, в которых электронные схемы выполняются на полупроводниковых приборах, позволяющих строить многофункциональные схемы, работающие при относительно невысокой скважинной температуре (~+125°С), а защита схем от воздействия высокой температуры осуществляется с помощью тепловых экранов в виде сосудов Дьюара. В этом случае приток внешнего тепла к электронной схеме происходит через поверхность сосуда Дьюара, через пробку, закрывающую открытый конец сосуда Дьюара, и теплопоглотитель с материалом с большой теплоемкостью, а также по проводникам, проходящим сквозь пробку и теплопоглотитель от скважинных датчиков к электронной схеме (2) (НТВ «Каротажник», вып.12 (153), Тверь, 2006 г. с.11-55).Closest to the claimed device are devices in which electronic circuits are performed on semiconductor devices, allowing to build multifunctional circuits operating at relatively low well temperature (~ + 125 ° C), and the circuits are protected from high temperatures using thermal screens in the form Dewar vessels. In this case, the influx of external heat to the electronic circuit occurs through the surface of the Dewar vessel, through a plug covering the open end of the Dewar vessel, and a heat absorber with a material with high heat capacity, as well as through conductors passing through the tube and heat absorber from downhole sensors to the electronic circuit (2 ) (NTV Karotazhnik, issue 12 (153), Tver, 2006, pp. 11-55).

В комплексной аппаратуре для контроля за разработкой месторождений основной приток тепла происходит по этим проводникам, внешние концы которых нагреваются до скважинной температуры (~+200°С), так как проводники выполняются из меди, имеющей высокую теплопроводность.In complex equipment for monitoring the development of deposits, the main heat influx occurs through these conductors, the outer ends of which are heated to the borehole temperature (~ + 200 ° C), since the conductors are made of copper having high thermal conductivity.

Проводники в виде жгута проходят к электронной схеме по сквозному отверстию в теплопоглотителе. Теплопоглотитель выполнен в виде внешнего стакана, контактирующего с внутренней поверхностью сосуда Дьюара, и внутренней трубки для пропуска проводников. Пространство между стаканом и трубкой с торца заглушено крышкой и заполнено материалом с низкой температурой плавления и большой удельной теплотой плавления, например сплавом Розе.Conductors in the form of a bundle pass to the electronic circuit through the through hole in the heat sink. The heat sink is made in the form of an external cup in contact with the inner surface of the Dewar vessel, and an inner tube for passing conductors. The space between the glass and the tube from the end is plugged with a lid and filled with material with a low melting point and high specific heat of fusion, for example, Rose alloy.

Недостатком прототипа является недостаточный отвод тепла от проводников в интервале теплопоглотителя, который осуществляется в основном за счет контакта поверхности внешних проводников жгута с внутренней трубкой теплопоглотителя. Малая площадь контакта не позволяет эффективно охлаждаться проводниками, поэтому основная часть тепла проходит от нагретых концов проводников к электронной схеме, что снижает надежность работы устройства.The disadvantage of the prototype is the lack of heat from the conductors in the interval of the heat sink, which is mainly due to the contact surface of the outer conductors of the bundle with the inner tube of the heat sink. The small contact area does not allow efficient cooling of the conductors, so the bulk of the heat passes from the heated ends of the conductors to the electronic circuit, which reduces the reliability of the device.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы устройства в высокотемпературных скважинах.The objective of the present invention is to increase the reliability of the device in high temperature wells.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что известное устройство для исследования высокотемпературных скважин, содержащее сосуд Дьюара, пробку, теплопоглотитель и шасси с электронной схемой, причем теплопоглотитель выполнен в виде стакана с отверстиями в дне и крышке стакана, а внутренний объем стакана заполнен веществом с малой температурой плавления и большой удельной теплотой плавления, согласно изобретению внутри стакана установлены две втулки диаметром, равным внутреннему диаметру стакана, имеющие отверстия по числу проводников, протянутых сквозь отверстия параллельно друг другу, а в промежутках между первой втулкой и дном стакана и между второй втулкой и крышкой стакана расположены слои термостойкого герметизирующего состава.The essence of the present invention lies in the fact that the known device for the study of high-temperature wells, containing a dewar vessel, plug, heat sink and chassis with an electronic circuit, the heat sink is made in the form of a glass with holes in the bottom and lid of the glass, and the internal volume of the glass is filled with a substance with a small the melting temperature and the high specific heat of fusion, according to the invention, two bushings are installed inside the glass with a diameter equal to the internal diameter of the glass, having holes in the number conductors stretched through the holes parallel to each other, and in the spaces between the first sleeve and the bottom of the glass and between the second sleeve and the glass cover are layers of heat-resistant sealing compound.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство в разрезе.Figure 1 presents the proposed device in section.

На фиг.2 представлено сечение по А-А.Figure 2 presents a section along aa.

Устройство включает сосуд Дьюара 1, пробку 2 из материала с малой теплопроводностью, например из фторопласта, закрывающую открытый конец сосуда Дьюара, теплопоглотитель, состоящий из стакана 3, крышки 4, дополнительных втулок 5 с направляющими отверстиями, по которым параллельно друг другу проходят проводники 6 от датчиков к расположенной на шасси 7 электронной схемой 8. Пространство между проводниками 6 заполнено теплопоглощающим веществом 9 с малой температурой плавления и большой удельной теплотой плавления, например сплавом Розе, имеющим температуру плавления ~+95°С. Слои термостойкого герметика 10 исключают протекание расплава из корпуса теплопоглотителя.The device includes a Dewar vessel 1, a plug 2 of a material with low thermal conductivity, for example, fluoroplastic, covering the open end of the Dewar vessel, a heat sink consisting of a glass 3, a cover 4, additional bushings 5 with guide holes through which conductors 6 pass parallel to each other sensors to the electronic circuit located on the chassis 7. The space between the conductors 6 is filled with a heat-absorbing substance 9 with a low melting point and high specific heat of fusion, for example, a Rose alloy having m melting point ~ + 95 ° С. The layers of heat-resistant sealant 10 prevent melt from flowing from the heat sink body.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Тепло от нагретых концов проводников 6 (показано стрелкой) поступает по проводникам в теплопоглотитель. Благодаря тому что поверхность каждого проводника окружена со всех сторон теплопоглощающим веществом 9, находящимся в исходном твердом состоянии, обеспечивается эффективный отвод тепла от каждого из проводников. При этом температура на концах проводников, подходящих к электронной схеме 8, практически равна температуре теплопоглощающего вещества и повышается с ее увеличением. При достижении теплопоглощающим веществом температуры плавления (~+95°) происходит фазовый переход из твердого состояния в жидкое, сопровождающийся поглощением большого количества тепла. При этом температура вещества, а следовательно, и температура проводников остается постоянной. Так как площадь контакта каждого из проводников с теплопоглощающим веществом 9 не указывается, то и температура проводников на выходе из теплопоглотителя будет сохраняться постоянной в течение длительности фазового перехода.Heat from the heated ends of the conductors 6 (shown by an arrow) enters the conductors into the heat sink. Due to the fact that the surface of each conductor is surrounded on all sides by a heat-absorbing substance 9, which is in the initial solid state, an efficient heat removal from each of the conductors is provided. In this case, the temperature at the ends of the conductors suitable for the electronic circuit 8 is practically equal to the temperature of the heat-absorbing substance and increases with its increase. When the heat-absorbing substance reaches its melting point (~ + 95 °), a phase transition from solid to liquid occurs, accompanied by the absorption of a large amount of heat. In this case, the temperature of the substance, and hence the temperature of the conductors, remains constant. Since the contact area of each of the conductors with the heat-absorbing substance 9 is not indicated, the temperature of the conductors at the outlet of the heat sink will remain constant during the duration of the phase transition.

Предлагаемое устройство по сравнению с устройством-прототипом позволяет обеспечить повышенную защиту от поступления тепла по проводникам к электронной схеме, что обеспечивает повышенную надежность работы скважинного прибора в высокотемпературных скважинах.The proposed device in comparison with the prototype device allows you to provide increased protection against heat through the conductors to the electronic circuit, which provides increased reliability of the downhole tool in high temperature wells.

Claims

A device for researching high-temperature wells, containing a Dewar vessel, a plug, a heat sink and a chassis with an electronic circuit, the heat sink being made in the form of a glass with holes in the bottom and the glass cover, and the internal volume of the glass is filled with a substance with a low melting point and high specific heat of fusion, different the fact that inside the glass there are two bushings with a diameter equal to the internal diameter of the glass, having holes in the number of conductors stretched through the holes parallel to each other, and between the first sleeve and the bottom of the glass and between the second sleeve and the cover of the glass are layers of a heat-resistant sealant.