[发明专利]用于井下烧瓶装电子器件的热屏障

说明书

本发明涉及一种装置，该装置包括与井下工具相关联并被构造成用于热隔离热敏部件的组件。该组件的部件包括：热壳体；在热壳体内部的底座；安装在底座上的至少一个热敏部件；和将底座连接到工具的隔热支撑件。该隔热支撑件包括：具有第一端部和与第一端部相对的第二端部的细长隔热件，该隔热件在第一端部处连接到工具并在第二端部处连接到底座；和在第二端部处热耦合到细长隔热件的散热器。细长隔热件的第二端部可在散热器与除散热器之外的部件之间包括仅热耦合点。

技术领域

在一个方面，本公开整体涉及热隔离在地层的钻孔的井下应用中使用的热敏部件。

背景技术

用于各种目的的钻井是人们所熟知的。可出于地热目的而钻探此类井，以生产烃类(例如油和气)、生产水等。井深度可在数千英尺至25,000英尺或更深的范围内。在钻井期间和之后使用的井下工具通常结合有各种传感器、仪器和控制设备，以便执行任何数量的井下操作。因此，工具可包括用于地层评估、流体分析、监测和控制工具本身等的传感器和/或电子器件。

钻孔温度可从环境温度变化至最高约500°F(260℃)，并且压力从大气压变化至最高约30,000psi(206.8兆帕斯卡)。诸如这些的温度和压力条件可对在井下使用的仪器具有不利影响。对于具有电子部件的工具而言，热量可能是尤其不期望的。钻孔中升高的温度(“井下热”)可导致热敏电子部件不准确地工作或甚至失效。

用于应对井下热的一种历史方法是避免它。例如，在本领域中已知的是，包括分布在井筒的油井中的多个温度传感器的系统(其中传感器中的至少一些位于热影响区域)可使用井下处理器来监测，井下处理器被定位成靠近热影响区域并且基本上在热影响区域的外部，以接收温度测量值并且将温度测量值数字化。如本文所提及的升高的温度(或“热”)条件可被定义为会折损或损害给定工具、设备或仪器的结构完整性、工作效率、工作寿命或可靠性的环境温度。

应对井下热的其他方法也是已知的。可用的技术可包括消除进入系统的热量以及使用主动或被动冷却方法来冷却热敏部件。鉴于工作的性质，由于地球温度随着真实深度增加而变得更热，因此第一选项是不可行的。被构造用于主动或被动冷却的工具可在热井下环境中操作，包括测井和钻井操作。

发明内容

本公开的各方面包括在与地层相交的钻孔中使用的装置。该装置可包括与井下工具相关联并被构造成用于热隔离热敏部件的组件。该组件可包括部件，该部件包括：热壳体；在热壳体内部的底座；安装在底座上的至少一个热敏部件；和将底座连接到工具的隔热支撑件。底座可基本上仅由隔热支撑件支撑。隔热支撑件可包括：具有第一端部和与第一端部相对的第二端部的细长隔热件，该隔热件在第一端部处连接到工具并在第二端部处连接到底座；和在第二端部处热耦合到细长隔热件的散热器。

细长隔热件的第二端部可在散热器与除散热器之外的部件之间包括仅热耦合点。散热器的质心被取向成比第二端部更远离热敏部件。散热器可在细长隔热件的内部。

散热器可仅在第二端部处热耦合到细长隔热件。散热器可以是细长的，并且包括耦合到细长隔热件的第二端部的耦合端部以及与耦合端部相对的解耦端部，其中解耦端部与细长隔热件热解耦。解耦端部可被取向成比耦合端部更远离热敏部件。解耦端部可被定位成靠近细长隔热件的第一端部。

细长隔热件可包括套筒。散热器的长度可与细长隔热件的长度基本上相同。散热器可为基本上实心的圆柱体。至少一个热敏部件可包括至少一个井下电子部件。细长隔热件可包括所连接构件的网状管。