[实用新型]一种井下半导体制冷装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及采油工程装备领域，特别是一种井下半导体制冷装置。

背景技术

随着油气田开发逐渐向深层、非常规油藏发展，井下环境越来越恶劣，尤其在深井中，井下温度可达200℃。另外在高温注气、火烧等高温驱油方式的应用中，井下温度将更高，对井下工具的耐温提出了更高的要求。

随着井筒控制技术的不断发展，井下监测和控制系统得到越来越多的应用。在这些控制系统中，不可避免的需要使用电子电路和大规模集成电路（IC）芯片以实现参数监测、控制决策、地面通讯等功能，也是采油技术向模块化、智能化和精细化发展的关键环节之一。另外随着测井技术的不断发展，测井仪器中也存在不同的IC芯片，以完成数据的采集、记录和处理功能。因此，如何实现IC芯片在井下高温环境中的长期稳定使用是需要解决的关键问题。

IC芯片按其性能和可靠性一般分为商用级、工业级和军品级三个等级，其长期稳定工作的环境温度标称值分别为55℃、85℃和125℃，而即使是军品级器件，也难以在高温环境下长期稳定工作。目前在测井领域，一般选用进口军工级器件，再通过严格的高温老化和选片，最终得到能够在不超过125℃环境下短期工作的产品。而在一些温度超过125℃的深井和高温井中，还需要通过使用保温材料和设计保温结构，保证在短时间内（一般小于4小时），测井仪器内部温度升高有限，才能够保证IC器件的正常工作。在其他工业应用领域，对发热量较大的器件进行端面散热，散热方式主要包括对流散热和制冷，其中半导体制冷应用广泛，并有相关的散热结构专利。但其主要针对环境温度为室温的应用领域，且其结构和体积难以应用在井下工具中。

综上所述，目前在深井、高温井、热采井等井下温度较高的应用场合中，尚没有能够实现长期高温应用的电路系统，必须通过保温和制冷结构加以实现。

发明内容

本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种井下半导体制冷装置。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种井下半导体制冷装置，其特征在于，包括：基管、下接头、保温箱体、导热块、半导体制冷片、散热块、保温箱盖和上接头；

所述基管，用于与油管相衔接；

所述下接头和上接头，分别从基管的下端和上端套接在基管的外侧；所述下接头和上接头的延伸部相互搭接，使基管、下接头和上接头构成承压外壳；

所述保温箱体，呈圆环柱形管筒状，套接于基管与下接头或上接头之间；所述保温箱盖盖设于保温箱体的开口端，形成保温空间；在所述保温箱体的外壁开设有与导热块相匹配的导热通孔；在所述导热通孔处，由外至内依次嵌入有所述导热块、半导体制冷片和散热块；

所述导热块，用于将保温箱体内部的热量导出；

所述半导体制冷片，用于在工作状态下，于内表面形成制冷面，于外表面形成散热面；

所述散热块，设置于保温空间内，用于由保温箱体内部吸热。

还设有下管线和上管线；

所述下管线和上管线分别插入所述下接头和上接头的通孔内，用于与保温空间内的电子器件电气连接。

所述导热块、半导体制冷片和散热块之间通过导热胶粘接。

所述导热块通过螺钉与所述下接头或上接头相连接。

所述散热块呈多层片状。

在所述保温箱盖与保温箱体之间采用绝热胶粘接。

在所述基管、下接头和上接头之间的衔接处采用密封圈进行密封。

在所述下接头和上接头的端部设有散热片。

所述保温箱体采用保温材料或隔热材料制成。

本实用新型的有益效果在于：

1、采用半导体制冷，在保温的同时能够长期有效控制腔体温度，适用于井下仪器的长期放置；

2、整体结构采用筒形布置，更适合井下应用，且能够充分利用井筒环空空间；

3、与现有仪器和工具的连接简便，通用性强；

4、仅需一根控制缆线或一组井下电源即可实现温度控制，并能实现与地面的通讯；

5、温度控制简单有效，功率较低；

6、可以实现电缆或光缆的穿越。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1为井下半导体制冷装置结构示意图；

图2为井下半导体制冷装置的立体图。

具体实施方式